Sensor de alcance ultrassônico

        Os sensores ultrassônicos são sensores desenvolvidos usando as características do ultrassom. Sensores de alcance ultrassônico são sensores que convertem sinais ultrassônicos em outros sinais de energia (geralmente sinais elétricos). O ultrassom é uma onda mecânica com uma frequência de vibração superior a 20kHz. Possui as características de alta frequência, comprimento de onda curto e fenômeno de difração pequeno, especialmente boa diretividade, e pode ser raio e propagação direcional. O ultrassom tem uma grande capacidade de penetrar líquidos e sólidos, especialmente em sólidos que são opacos para a luz solar. Ondas ultrassônicas que encontram impurezas ou interfaces produzirão reflexões significativas para formar ecos refletidos, e tocar em objetos em movimento podem produzir efeito Doppler. Os sensores ultrassônicos são amplamente utilizados na indústria, defesa nacional, biomedicina etc.

O dispositivo que cumpre essa função é um sensor ultrassônico, que é tradicionalmente chamado de transdutor ultrassônico ou sonda ultrassônica.

Os principais indicadores de desempenho de sensores ultrassônicos

O núcleo de uma sonda de ultrassom é um chip piezoelétrico em sua jaqueta de plástico ou metal. Pode haver muitos tipos de materiais que constituem a bolacha. O tamanho da bolacha, como diâmetro e espessura, também é diferente; portanto, o desempenho de cada sonda é diferente, precisamos entender seu desempenho antes do uso. Os principais indicadores de desempenho de sensores ultrassônicos incluem:

    (1) Frequência de trabalho. A frequência operacional é a frequência de ressonância da bolacha piezoelétrica. Quando a frequência da tensão CA aplicada a ela é igual à frequência de ressonância do chip, a energia de saída é a maior e a sensibilidade também é a mais alta.

    (2) temperatura de trabalho. Como o ponto curto dos materiais piezoelétricos é geralmente relativamente alto, especialmente quando a sonda ultrassônica para o diagnóstico usa menos potência, a temperatura de trabalho é relativamente baixa e pode funcionar por um longo tempo sem falha. As sondas de ultrassom médico têm temperaturas relativamente altas e requerem equipamentos de refrigeração separados.

    (3) Sensibilidade. Depende principalmente da própria wafer de fabricação. O coeficiente de acoplamento eletromecânico é grande e a sensibilidade é alta; Caso contrário, a sensibilidade é baixa.

Estrutura e princípio de trabalho

    Quando a tensão é aplicada à cerâmica piezoelétrica, a deformação mecânica ocorrerá com alterações na tensão e frequência. Por outro lado, quando a cerâmica piezoelétrica é vibrada, uma carga é gerada. Usando esse princípio, quando um sinal elétrico é aplicado a um vibrador composto por duas cerâmicas piezoelétricas ou uma cerâmica piezoelétrica e uma folha de metal, o chamado elemento bimorfo, ondas ultrassônicas são emitidas devido à vibração flexível. Por outro lado, quando a vibração ultrassônica é aplicada a um elemento bimorfo, um sinal elétrico é gerado. Com base nos efeitos acima, a cerâmica piezoelétrica pode ser usada como sensores ultrassônicos.

    Como um sensor ultrassônico, um vibrador composto é fixo de maneira flexível na base. O vibrador composto é uma combinação de um ressonador e um vibrador de elementos piezoelétricos bimorfos composto por uma folha de metal e uma folha de cerâmica piezoelétrica. O ressonador está na forma de uma trombeta, o objetivo é irradiar efetivamente as ondas ultrassônicas geradas devido à vibração e concentrar efetivamente as ondas ultrassônicas na parte central do vibrador.

    As vantagens do sensor de alcance ultrassônico: a resolução longitudinal é alta e pode identificar objetos de reflexão transparente, translúcida e difusa; especialmente adequado para medição sem contato em condições escuras, úmidas e outras condições adversas; Com base no sistema de detecção de sensores ultrassônicos, é fácil realizar miniaturização e integração.