Hoe werken ultrasone sensoren?

Ultrasone sensoren zijn apparaten die ultrasone signalen omzetten in andere energiesignalen (meestal elektrische signalen) om de afstand van de sensor tot het doelobject te meten. Ultrasone golf is een mechanische golf met een trillingsfrequentie hoger dan 20 KHz en heeft de kenmerken van hoge frequentie, korte golflengte, klein diffractieverschijnsel, vooral goede richtingsgevoeligheid, die stralen kan worden en zich directioneel kan voortplanten.

Ultrasone sensor kan worden gebruikt als ultrasone afstandssensor om de afstand van een doelobject te meten, de aanwezigheid en de beweging van het object te detecteren door de elektrische signalen toe te passen op de 40 kHz keramische transducer (zender) om ultrasone golven uit te zenden en het gereflecteerde geluid om te zetten in elektrische signalen (zie de afbeelding).

Een paar ultrasone sensoren bestaat uit een zender en ontvanger die beschikbaar zijn als afzonderlijke eenheden of samen ingebed als enkele eenheid. De onderstaande afbeelding toont de Manorshi 40KHz ultrasone zender en ontvanger. (Meer informatie kunt u vinden op de Manorshi-website: www.manorshi.com )

Werking van ultrasone sensoren

Ultrasone zender maakt gebruik van een piëzokeramisch kristal bevestigd met een conische metalen plaat. Wanneer een elektrische spanning op het piëzokeramiek wordt aangelegd, trilt het met voortdurende uitzetting en samentrekking. Als gevolg hiervan worden, volgens de eigenschap van piëzo-elektrisch materiaal, ultrasone golven gegenereerd die zich recht voortplanten vanwege de conische vorm van de resonator.

 

Ultrasone ontvangers werken volgens precies het tegenovergestelde concept. Wanneer de ultrasone golf door de resonator slaat, trilt de aangesloten vibrator (metalen plaat). Door de trilling van de piëzo-elektrische keramische schijf aan de vibrator te plakken, wordt een stroom gegenereerd overeenkomstig de kenmerken van het piëzo-elektrische keramische materiaal. Deze stroom wordt verder afgenomen van de twee externe kabels.

Kortom, ultrasoonsensoren kunnen ultrasone golven zowel zenden als ontvangen. Bij het uitzenden van ultrasone golven zet het elektrische energie om in ultrasone golven; bij het ontvangen van echo's zet het de trilling van ultrasone golven om in elektrische signalen, daarom wordt het 'ultrasone transducer' genoemd.

Prestatiekenmerken van ultrasone sensoren

Vanwege de structurele kenmerken van de cirkelvormige piëzo-elektrische wafer hebben de uitgezonden ultrasone golven een bepaalde gerichtheid en is de dwarsdoorsnede van de straal vergelijkbaar met een ellips, waardoor het detectiebereik beperkt is. De detectiehoek van het horizontale vlak is 120 graden en de detectiehoek van het verticale vlak is 60 graden.

Kenmerken van ultrasone sensoren

1. Eenvoudige structuur en gemakkelijke productie;

2. Niet gemakkelijk verstoord door elektromagnetische velden uit de omgeving;

3. Ultrasoon geluid is niet gevoelig voor licht en kleur en kan worden gebruikt om transparante en slecht reflecterende objecten te identificeren.