Czujnik ultradźwiękowy

        Czujniki ultradźwiękowe są czujnikami opracowanymi przy użyciu charakterystyk ultradźwięków. Czujniki ultradźwiękowe są czujnikami, które przekształcają sygnały ultradźwiękowe na inne sygnały energii (zwykle sygnały elektryczne). Ultradźwięki jest falą mechaniczną o częstotliwości wibracji wyższej niż 20 kHz. Ma charakterystykę wysokiej częstotliwości, krótkiej długości fali, małego zjawiska dyfrakcji, szczególnie dobrej kierunkowości, i może być promieniem i propagacją kierunkową. Ultradźwięki ma ogromną zdolność do penetracji cieczy i stałych, szczególnie w ciałach stałych, które są nieprzezroczyste dla światła słonecznego. Fale ultradźwiękowe napotykające zanieczyszczenia lub interfejsy spowodują znaczne odbicia w celu utworzenia odbijanych echów, a dotykanie poruszających się obiektów może powodować efekt dopplerowego. Czujniki ultradźwiękowe są szeroko stosowane w przemyśle, obronie narodowej, biomedycynie itp.

Urządzenie, które wykonuje tę funkcję, jest czujnikiem ultradźwiękowym, który jest tradycyjnie nazywany ultradźwiękiem lub sondy ultradźwiękowe.

Główne wskaźniki wydajności czujników ultradźwiękowych

Rdzeniem sondy ultradźwiękowej jest piezoelektryczny chip w plastikowej lub metalowej kurtce. Może istnieć wiele rodzajów materiałów stanowiących wafel. Rozmiar opłatek, taki jak średnica i grubość, są również różne, więc wydajność każdej sondy jest inna, musimy zrozumieć jej wydajność przed użyciem. Główne wskaźniki wydajności czujników ultradźwiękowych obejmują:

    (1) Częstotliwość robocza. Częstotliwość robocza jest częstotliwością rezonansu wafla piezoelektrycznego. Gdy częstotliwość zastosowanego do niego napięcia prądu przemiennego jest równa częstotliwości rezonansowej układu, energia wyjściowa jest największa, a czułość jest również najwyższa.

    (2) Temperatura robocza. Ponieważ punkt curie materiałów piezoelektrycznych jest ogólnie stosunkowo wysoki, szczególnie gdy ultradźwiękowa sonda diagnozy wykorzystuje mniejszą moc, temperatura pracy jest stosunkowo niska i może działać przez długi czas bez awarii. Sondy ultrasonograficzne medyczne mają stosunkowo wysokie temperatury i wymagają osobnego sprzętu chłodniczego.

    (3) Czułość. Zależy to głównie od samego wafla produkcyjnego. Elektromechaniczny współczynnik sprzęgania jest duży, a czułość jest wysoka; W przeciwnym razie wrażliwość jest niska.

Struktura i zasada pracy

    Po zastosowaniu napięcia do ceramiki piezoelektrycznej nastąpi deformacja mechaniczna wraz ze zmianami napięcia i częstotliwości. Z drugiej strony, gdy wibrowana jest ceramika piezoelektryczna, generowany jest ładunek. Korzystając z tej zasady, gdy sygnał elektryczny jest przyłożony do wibratora złożonego z dwóch ceramiki piezoelektrycznej lub ceramiki piezoelektrycznej i arkuszu metalu, tak zwany element bimorph, fale ultradźwiękowe są emitowane z powodu wibracji zginającego. I odwrotnie, gdy wibracje ultradźwiękowe są stosowane do elementu bimorpha, generowany jest sygnał elektryczny. Na podstawie powyższych efektów ceramika piezoelektryczna może być stosowana jako czujniki ultradźwiękowe.

    Podobnie jak czujnik ultradźwiękowy, złożony wibrator jest elastycznie przymocowany do podstawy. Wibrator kompozytowy jest kombinacją rezonatora i wibratora pierwiastka piezoelektrycznego Bimorpha złożonego z arkusza metalowego i piezoelektrycznego arkusza ceramicznego. Rezonator jest w kształcie trąbki, celem jest skuteczne promieniowanie fal ultradźwiękowych wygenerowanych z powodu wibracji i skutecznie skoncentrowanie fal ultradźwiękowych w środkowej części wibratora.

    Zalety czujnika ultradźwiękowego: rozdzielczość podłużna jest wysoka i może zidentyfikować przezroczyste, półprzezroczyste i rozproszone obiekty odbicia; Szczególnie odpowiednie do pomiaru bezkontaktowego w ciemnych, wilgotnych i innych trudnych warunkach; W oparciu o ultradźwiękowy układ wykrywania czujników łatwo jest zrealizować miniaturyzację i integrację.