Prinsip ultrasonik berkisar

Ultrasonic Ranging adalah teknologi yang menggunakan gelombang bunyi untuk menentukan jarak antara dua objek. Ia telah menjadi alat penting dalam pelbagai industri, termasuk automotif, penjagaan kesihatan, dan robotik. Tujuan artikel ini adalah untuk memberikan penjelasan yang komprehensif tentang prinsip ultrasonik dan aplikasinya.

Apa itu ultrasonik?

Ultrasonic Ranging adalah teknik yang menggunakan gelombang bunyi frekuensi tinggi untuk menentukan jarak antara dua objek. Ia berfungsi dengan menghantar gelombang ultrasonik dari transduser dan mengukur masa yang diperlukan untuk gelombang untuk melantun semula selepas memukul objek. Masa yang diperlukan untuk gelombang kembali digunakan untuk mengira jarak antara transduser dan objek. Terdapat pelbagai jenis sensor ultrasonik, termasuk sensor transduser tunggal dan sensor transduser dwi.

Prinsip kerja ultrasonik

Prinsip ultrasonik adalah berdasarkan fizik gelombang bunyi. Apabila gelombang ultrasonik dihantar dari transduser, ia bergerak melalui udara dan mencapai objek. Gelombang kemudian melantun kembali ke transducer, dan masa yang diperlukan untuk gelombang untuk kembali diukur. Kali ini digunakan untuk mengira jarak antara transduser dan objek.

Transduser memainkan peranan penting dalam ultrasonik. Ia bertanggungjawab untuk menghantar dan menerima gelombang ultrasonik. Transduser menukarkan isyarat elektrik ke dalam getaran mekanikal, yang kemudiannya dihantar sebagai gelombang ultrasonik. Apabila gelombang memukul objek dan melantun kembali, transduser menerima gelombang dan menukarkannya kembali ke isyarat elektrik.

Kelebihan dan batasan ultrasonik

Ultrasonic Ranging mempunyai beberapa kelebihan berbanding teknologi yang lain. Ia bukan hubungan, yang bermaksud ia boleh digunakan untuk mengukur jarak antara objek tanpa menyentuh mereka secara fizikal. Ia juga tepat, memberikan pengukuran yang tepat walaupun dalam jarak jauh.

Walau bagaimanapun, ultrasonik juga mempunyai beberapa batasan. Ia dipengaruhi oleh faktor persekitaran seperti suhu, tekanan udara, dan kelembapan. Ia juga tidak dapat menembusi objek pepejal, yang bermaksud ia tidak dapat mengukur jarak ke objek yang berada di belakang objek lain. Ini boleh mengehadkan kegunaannya dalam aplikasi tertentu.

Sebagai perbandingan dengan teknologi yang lain, seperti laser yang berkisar dan inframerah, ultrasonik yang agak murah dan mudah dilaksanakan. Ini menjadikannya pilihan yang popular untuk pelbagai aplikasi.

Aplikasi ultrasonik

Ultrasonic Ranging digunakan dalam pelbagai industri, termasuk automotif, penjagaan kesihatan, dan robotik. Dalam industri automotif, ultrasonik yang digunakan untuk pengukuran jarak dan pengesanan halangan dalam kenderaan. Ini membolehkan kenderaan untuk mengelakkan perlanggaran dan meletak kereta dengan selamat.

Dalam industri penjagaan kesihatan, ultrasonik yang digunakan untuk pengimejan bukan invasif dan mengukur jarak antara organ dalaman. Ini membolehkan profesional perubatan untuk mendiagnosis dan merawat pesakit tanpa memerlukan prosedur invasif.

Dalam bidang robotik, ultrasonik yang digunakan untuk navigasi dan penghindaran halangan. Robot yang dilengkapi dengan sensor ultrasonik boleh menavigasi persekitaran yang kompleks dan mengelakkan halangan, menjadikannya lebih berkesan dan cekap.

Masa depan ultrasonik

Bidang ultrasonik berkisar berkembang pesat, dengan kemajuan baru dibuat sepanjang masa. Pada masa akan datang, kemungkinan besar ultrasonik akan diintegrasikan ke dalam lebih banyak industri dan aplikasi.

Satu aplikasi masa depan yang berpotensi untuk ultrasonik adalah dalam bidang kenderaan autonomi. Kenderaan autonomi akan memerlukan sistem pengukuran jarak jauh yang sangat tepat dan boleh dipercayai untuk menavigasi dengan selamat. Ranging ultrasonik boleh memainkan peranan penting dalam hal ini, memberikan pengukuran jarak yang diperlukan untuk membolehkan kenderaan autonomi beroperasi dengan selamat.

Satu lagi aplikasi berpotensi ultrasonik adalah dalam bidang automasi perindustrian. Dengan peningkatan permintaan untuk sistem automasi yang cekap dan kos efektif, ultrasonik dapat memainkan peranan penting dalam menyediakan pengukuran yang tepat dan boleh dipercayai untuk robot perindustrian.

Kesimpulan

Kesimpulannya, ultrasonik adalah teknologi yang menggunakan gelombang bunyi frekuensi tinggi untuk menentukan jarak antara dua objek. Ia telah menjadi alat penting dalam pelbagai industri, termasuk automotif, penjagaan kesihatan, dan robotik. Prinsip ultrasonik adalah berdasarkan fizik gelombang bunyi dan dimungkinkan melalui penggunaan transduser ultrasonik. Walaupun ultrasonik mempunyai beberapa batasan, ia juga mempunyai beberapa kelebihan, menjadikannya pilihan yang popular untuk pelbagai aplikasi. Masa depan ultrasonik kelihatan cerah, dengan kemajuan baru dan aplikasi yang berpotensi di kaki langit.

Kekerapan gelombang bunyi yang boleh didengar oleh telinga manusia ialah 20Hz ～ 20kHz. Apabila kekerapan lebih tinggi daripada 20kHz, telinga manusia tidak dapat mendengarnya. Oleh itu, kita memanggil gelombang bunyi dengan kekerapan lebih tinggi daripada 20kHz 'gelombang ultrasonik '.

Ultrasound mempunyai directivity yang kuat dan bergerak jarak jauh di udara. Ia akan tercermin ketika menghadapi halangan. Oleh itu, orang sering menggunakan gelombang ultrasonik untuk pengukuran jarak.

Kaedah pengukuran jarak ultrasonik yang paling biasa adalah kaedah pengesanan ECHO. Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik dalam arah tertentu. Pada masa yang sama sebagai pelepasan, pemasa memulakan masa. Penerima ultrasonik menghentikan masa dengan segera apabila ia menerima gelombang ultrasonik yang dicerminkan. Kelajuan penyebaran gelombang ultrasonik di udara adalah 340m/s. Menurut masa yang direkodkan oleh pemasa, jarak dari titik pelepasan ke permukaan halangan dapat dikira.

Petunjuk prestasi utama sensor ultrasonik termasuk:

(1) Kekerapan kerja. Kekerapan kerja adalah kekerapan resonan cip piezoelektrik. Apabila kekerapan voltan AC yang digunakan untuk kedua -dua hujungnya adalah sama dengan kekerapan resonan cip, tenaga output adalah yang terbesar dan sensitiviti juga tertinggi.

(2) Suhu kerja. Oleh kerana titik jarak bahan piezoelektrik pada umumnya agak tinggi, terutamanya penyelidikan ultrasonik untuk diagnosis menggunakan kuasa kecil, jadi suhu kerja agak rendah, dan ia boleh berfungsi untuk masa yang lama tanpa kegagalan. Suhu probe ultrasonik yang digunakan dalam rawatan perubatan agak tinggi, dan peranti penyejukan berasingan diperlukan.

(3) Kepekaan. Ia terutamanya bergantung kepada cip pembuatan itu sendiri, pekali gandingan elektromekanik adalah besar, dan kepekaannya tinggi.

Dengan perkembangan sains dan teknologi yang pesat, tidak sukar bagi kita untuk mencari penggunaan sensor ultrasonik. Sebagai contoh, radar pembalikan menggunakan gelombang ultrasonik untuk mengukur jarak, untuk merealisasikan fungsi tempat letak kereta dan penghalang. Jurutera dari Manorshi mengesyorkan tiga sensor ultrasonik MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR, dan MSW-A1840H12TR. Mereka mempunyai kestabilan yang baik, kepekaan yang tinggi dan ketepatan yang tinggi, dan telah diterima dengan baik oleh pasaran.