Hvordan fungerer ultralydsensorer?

Ultralydsensorer er enheter som konverterer ultralydsignaler til andre energisignaler (vanligvis elektriske signaler) for å måle avstanden fra sensoren til målobjektet. Ultralydbølge er en mekanisk bølge med en vibrasjonsfrekvens høyere enn 20KHz og den har egenskapene til høyfrekvent, kort bølgelengde, lite diffraksjonsfenomen, spesielt god retningsevne, som kan bli stråler og forplante seg retningsbestemt.

Ultralydsensor kan brukes som ultralydavstandssensor for å måle avstanden til et målobjekt, oppdage tilstedeværelsen av så vel som bevegelsen til objektet ved å bruke de elektriske signalene til den 40 khz keramiske transduseren (senderen) for å overføre ultralydbølger og konvertere den reflekterte lyden til elektriske signaler (se bildet).

Et par ultralydsensorer er sammensatt av en sender og mottaker som er tilgjengelige som separate enheter eller innebygd sammen som en enkelt enhet. Bildet nedenfor viser Manorshi 40KHz ultralydsender og mottaker.(Du kan finne mer informasjon på Manorshis nettsted: www.manorshi.com )

Arbeid med ultralydsensorer

Ultralydsenderen bruker en piezokeramisk krystall festet med en konisk metallplate. Når en elektrisk spenning påføres piezokeramikken, vibrerer den med kontinuerlig ekspansjon og sammentrekning. Som et resultat, i henhold til egenskapen til piezoelektrisk materiale, genereres ultralydbølger som forplanter seg rett på grunn av den koniske formen til resonatoren.

 

Ultralydmottakere fungerer på det stikk motsatte konseptet. Når ultralydbølgen slår gjennom resonatoren, vibrerer den tilkoblede vibratoren (metallplaten). Ved å feste vibrasjonen til den piezoelektriske keramiske skiven til vibratoren, genereres en strøm i henhold til egenskapene til det piezoelektriske keramiske materialet. Denne strømmen tas videre fra de to eksterne ledningene.

Kort fortalt kan ultralydsensorer både sende og motta ultralydbølger. Ved overføring av ultralydbølger konverterer den elektrisk energi til ultralydbølger; når den mottar ekko, konverterer den vibrasjonen av ultralydbølger til elektriske signaler, så det kalles 'ultralydsvinger'.

Ytelseskarakteristikker til ultralydsensorer

På grunn av de strukturelle egenskapene til den sirkulære piezoelektriske skiven, har de utsendte ultralydbølgene en viss retningsvirkning, og tverrsnittet til strålen ligner en ellipse, så deteksjonsområdet er begrenset. Deteksjonsvinkelen til det horisontale planet er 120 grader, og deteksjonsvinkelen til det vertikale planet er 60 grader.

Funksjoner av ultralydsensorer

1. Enkel struktur og praktisk produksjon;

2. Ikke lett forstyrret av miljømessige elektromagnetiske felt;

3. Ultralyd er ikke følsomt for lys og farger, og kan brukes til å identifisere gjennomsiktige og dårlig reflekterende objekter.