Kā darbojas ultraskaņas sensori?

Ultraskaņas sensori ir ierīces, kas ultraskaņas signālus pārveido citos enerģijas signālos (parasti elektriskos signālos), lai izmērītu attālumu no sensora uz mērķa objektu. Ultraskaņas vilnis ir mehānisks vilnis ar vibrācijas frekvenci, kas augstāka par 20 kHz, un tam ir augstfrekvences, īsa viļņa garuma, nelielas difrakcijas parādības raksturlielumi, īpaši labas direktivitātes, kas var kļūt par stariem un izplatīties virzienā.

Ultraskaņas sensoru var izmantot kā ultraskaņas attāluma sensoru, lai izmērītu mērķa objekta attālumu, noteiktu objekta klātbūtni, kā arī kustību, piemērojot elektriskos signālus 40 kHz keramikas devējam (raidītājam), lai pārraidītu ultraskaņas viļņus un pārveidotu atspoguļoto skaņu elektriskajā signālos (skatiet attēlu).

Ultraskaņas sensora pāris sastāv no raidītāja un uztvērēja, kas ir pieejami kā atsevišķas vienības vai iegulti kopā kā viena vienība. Zemāk redzamajā attēlā parādīts Manorhi 40kHz ultraskaņas raidītājs un uztvērējs. (Plašāku informāciju varat atrast Manorhi vietnē: www.manorshi.com )

Ultraskaņas sensoru darbība

Ultraskaņas raidītājs izmanto pjezokeramikas kristālu, kas piestiprināts ar konisku metāla loksni. Kad pjezokeramikai tiek pielietots elektriskais spriegums, tas vibrē ar nepārtrauktu izplešanos un kontrakciju. Tā rezultātā, kā norādīts pjezoelektriskā materiāla īpašībā, tiek ģenerēti ultraskaņas viļņi, kas izplatās taisni rezonatora formas dēļ.

Ultraskaņas uztvērēji strādā pie tieši pretējas koncepcijas. Kad ultraskaņas vilnis ietriecas caur rezonatoru, savienotais vibrators (metāla plāksne) vibrē. Pielīmējot pjezoelektriskā keramikas diska vibrāciju vibratoram, strāva tiek ģenerēta atbilstoši pjezoelektriskā keramikas materiāla īpašībām. Šī strāva tiek ņemta tālāk no diviem ārējiem potenciālajiem pirkumiem.

Īsāk sakot, ultraskaņas sensori var gan pārraidīt, gan saņemt ultraskaņas viļņus. Pārraidot ultraskaņas viļņus, tas pārvērš elektrisko enerģiju ultraskaņas viļņos; Saņemot atbalss, tas pārvērš ultraskaņas viļņu vibrāciju elektriskos signālos, tāpēc to sauc par “ultraskaņas devēju”.

Ultraskaņas sensoru veiktspējas īpašības

Sakarā ar apļveida pjezoelektrisko vafeļu strukturālajām īpašībām, izstarotajiem ultraskaņas viļņiem ir noteikta virzība, un staru kūļa šķērsgriezums ir līdzīgs elipsei, tāpēc noteikšanas diapazons ir ierobežots. Horizontālās plaknes noteikšanas leņķis ir 120 grādi, un vertikālās plaknes noteikšanas leņķis ir 60 grādi.

Ultraskaņas sensoru īpašības

1. Vienkārša struktūra un ērta ražošana;

2. Vides elektromagnētiskie lauki nav viegli traucējuši;

3. Ultraskaņa nav jutīga pret gaismu un krāsu, un to var izmantot, lai identificētu caurspīdīgus un slikti atstarojošus objektus.