Jak działają czujniki ultradźwiękowe?

Czujniki ultradźwiękowe to urządzenia, które przekształcają sygnały ultradźwiękowe na inne sygnały energii (zwykle sygnały elektryczne) w celu pomiaru odległości od czujnika do obiektu docelowego. Fala ultradźwiękowa jest falą mechaniczną o częstotliwości wibracji wyższej niż 20 kHz i ma charakterystykę wysokiej częstotliwości, krótkiej długości fali, małego zjawiska dyfrakcji, szczególnie dobrej kierunkowości, które mogą stać się promieniami i propagować się.

Czujnik ultradźwiękowy może być stosowany jako ultradźwiękowy czujnik odległości do pomiaru odległości obiektu docelowego, wykrycia obecności, a także ruchu obiektu poprzez zastosowanie sygnałów elektrycznych do przesyłki ceramicznego 40 kHz (nadajnik) w celu przesyłania fal ultradźwiękowych i przekształcić odbity dźwięk w sygnały elektryczne (patrz zdjęcie).

Para czujnika ultradźwiękowego składa się z nadajnika i odbiornika, które są dostępne jako oddzielne jednostki lub osadzone razem jako pojedyncza jednostka. Poniższy obraz pokazuje ultradźwiękowy nadajnik i odbiornik Manorshi 40KHz. (Można znaleźć więcej informacji na stronie Manorshi: www.manorshi.com )

Praca czujników ultradźwiękowych

Nadajnik ultradźwiękowy wykorzystuje piezoceramiczny kryształ przymocowany stożkową arkuszem metalu. Gdy napięcie elektryczne jest przyłożone do piezoceramiki, wibruje ono z ciągłym rozszerzeniem i skurczem. W rezultacie, zgodnie z właściwością materiału piezoelektrycznego, generowane są fale ultradźwiękowe, które propagują się prosto z powodu stożkowego kształtu rezonatora.

Odbiorniki ultradźwiękowe działają nad dokładną przeciwną koncepcją. Gdy fala ultradźwiękowa przechodzi przez rezonator, wibruje podłączony wibrator (płyta metalowa). Przyklejając wibrację piezoelektrycznej tarczy ceramicznej do wibratora, prąd generowany jest zgodnie z charakterystyką piezoelektrycznego materiału ceramicznego. Ten prąd jest dalej pobierany z dwóch zewnętrznych potencjalnych klientów.

Krótko mówiąc, czujniki ultradźwiękowe mogą zarówno transmitować, jak i odbierać fale ultradźwiękowe. Podczas transmisji fal ultradźwiękowych przekształca energię elektryczną w fale ultradźwiękowe; Podczas otrzymywania echa przekształca wibracje fal ultradźwiękowych w sygnały elektryczne, więc nazywa się on „ultradźwiękowy przetwornik ”.

Charakterystyka wydajności czujników ultradźwiękowych

Ze względu na charakterystykę strukturalną okrągłego wafla piezoelektrycznego emitowane fale ultradźwiękowe mają pewną kierunkowość, a przekrój wiązki jest podobny do elipsy, więc zakres wykrywania jest ograniczony. Kąt wykrywania płaszczyzny poziomej wynosi 120 stopni, a kąt wykrycia płaszczyzny pionowej wynosi 60 stopni.

Cechy czujników ultradźwiękowych

1. Prosta struktura i wygodna produkcja;

2. Nieprzecznie łatwo zakłócał środowiskowe pól elektromagnetyczne;

3. Ultradźwięki nie jest wrażliwe na światło i kolor i może być używane do identyfikacji przezroczystych i słabo odblaskowych obiektów.