Principiul ultrasunete

Ultrasonic Ranging este o tehnologie care folosește unde sonore pentru a determina distanța dintre două obiecte. A devenit un instrument esențial în diverse industrii, inclusiv automobile, asistență medicală și robotică. Scopul acestui articol este de a oferi o explicație cuprinzătoare a principiului cu ultrasunete și a aplicațiilor sale.

Ce este cu ultrasunete?

Cu ultrasunete este o tehnică care folosește unde sonore de înaltă frecvență pentru a determina distanța dintre două obiecte. Funcționează prin transmiterea unei unde cu ultrasunete dintr -un traductor și măsurând timpul necesar pentru ca valul să se întoarcă după ce a lovit un obiect. Timpul necesar pentru ca unda să se întoarcă este utilizat pentru a calcula distanța dintre traductor și obiect. Există diferite tipuri de senzori cu ultrasunete, inclusiv senzori de traductor unic și senzori de traductor dual.

Principiul de lucru al ultrasunete

Principiul cu ultrasunete se bazează pe fizica undelor sonore. Când o undă cu ultrasunete este transmisă de la un traductor, acesta călătorește prin aer și ajunge la un obiect. Valul apoi trece înapoi la traductor, iar timpul necesar pentru ca valul să se întoarcă. Acest timp este utilizat pentru a calcula distanța dintre traductor și obiect.

Traductorul joacă un rol important în ultrasunete. Este responsabil atât pentru transmiterea, cât și pentru primirea valului cu ultrasunete. Traductorul transformă semnalele electrice în vibrații mecanice, care sunt apoi transmise ca unde ultrasonice. Când unda lovește un obiect și respinge înapoi, traductorul primește unda și îl transformă înapoi într -un semnal electric.

Avantaje și limitări ale ultrasunete

Ultrasunete are mai multe avantaje față de alte tehnologii. Nu este contact, ceea ce înseamnă că poate fi utilizat pentru a măsura distanța dintre obiecte fără a le atinge fizic. De asemenea, este precis, oferind măsurători precise chiar și pe distanțe lungi.

Cu toate acestea, ultrasunetele cu ultrasunete are și unele limitări. Este afectat de factori de mediu, cum ar fi temperatura, presiunea aerului și umiditatea. De asemenea, nu poate pătrunde obiecte solide, ceea ce înseamnă că nu poate măsura distanța către un obiect care se află în spatele unui alt obiect. Acest lucru poate limita utilitatea sa în anumite aplicații.

În comparație cu alte tehnologii, cum ar fi laser și cu infraroșu, cu ultrasunete, este relativ ieftin și ușor de implementat. Acest lucru îl face o alegere populară pentru o gamă largă de aplicații.

Aplicații de ultrasunete

Cu ultrasunete este utilizat într -o varietate de industrii, inclusiv auto, asistență medicală și robotică. În industria auto, cu ultrasunete este utilizat pentru măsurarea distanței și detectarea obstacolelor în vehicule. Acest lucru permite vehiculelor să evite coliziunile și să parcheze în siguranță.

În industria medicală, cu ultrasunete este utilizat pentru imagistica non-invazivă și măsurarea distanței dintre organele interne. Acest lucru permite profesioniștilor medicali să diagnostice și să trateze pacienții fără a fi nevoie de proceduri invazive.

În domeniul roboticii, cu ultrasunete este utilizat pentru navigare și evitarea obstacolelor. Roboții echipați cu senzori cu ultrasunete pot naviga în medii complexe și pot evita obstacolele, ceea ce le face mai eficiente și mai eficiente.

Viitorul ultrasunete

Câmpul cu ultrasunete este în evoluție rapidă, noile progrese fiind făcute tot timpul. În viitor, este probabil ca ultrasunetele să fie integrate în și mai multe industrii și aplicații.

O potențială aplicare viitoare a ultrasonicului este în domeniul vehiculelor autonome. Vehiculele autonome vor necesita sisteme de măsurare de distanță extrem de exacte și fiabile pentru a naviga în siguranță. Cu ultrasunete ar putea juca un rol crucial în acest sens, oferind măsurătorile de distanță necesare pentru a permite vehiculelor autonome să funcționeze în siguranță.

O altă aplicație potențială de ultrasunete este în domeniul automatizării industriale. Odată cu creșterea cererii de sisteme de automatizare eficiente și rentabile, ultrasunetele ar putea juca un rol cheie în furnizarea de măsurători precise și fiabile pentru roboți industriali.

Concluzie

În concluzie, ultrasunetele este o tehnologie care folosește unde sonore de înaltă frecvență pentru a determina distanța dintre două obiecte. A devenit un instrument esențial în diverse industrii, inclusiv automobile, asistență medicală și robotică. Principiul cu ultrasunete se bazează pe fizica undelor sonore și este posibil prin utilizarea traductoarelor cu ultrasunete. În timp ce cu ultrasunete are unele limitări, acesta are, de asemenea, mai multe avantaje, ceea ce îl face o alegere populară pentru o gamă largă de aplicații. Viitorul ultrasunetei este luminos, cu noi progrese și potențiale aplicații la orizont.

Frecvența undelor sonore pe care le poate auzi urechile umane este de 20Hz ～ 20kHz. Când frecvența este mai mare de 20 kHz, urechea umană nu o poate auzi. Prin urmare, numim unda sonoră cu o frecvență mai mare de 20kHz 'undă ultrasonică '.

Ecografia are o directivitate puternică și parcurge o distanță lungă în aer. Se va reflecta atunci când se va întâlni obstacole. Prin urmare, oamenii folosesc adesea undă cu ultrasunete pentru măsurarea distanței.

Cea mai frecventă metodă de măsurare a distanței cu ultrasunete este metoda de detectare a ecoului. Transmițătorul cu ultrasunete emite unde ultrasonice într -o anumită direcție. În același timp cu emisia, cronometrul începe calendarul. Receptorul cu ultrasunete oprește sincronizarea imediat când primește undele ultrasonice reflectate. Viteza de propagare a undelor cu ultrasunete în aer este de 340m/s. Conform timpului înregistrat de cronometru, se poate calcula distanța de la punctul de emisie la suprafața obstacolelor.

Principalii indicatori de performanță ai senzorilor cu ultrasunete includ:

(1) Frecvența de lucru. Frecvența de lucru este frecvența rezonantă a cipului piezoelectric. Atunci când frecvența tensiunii de curent alternativ aplicate la cele două capete ale acesteia este egală cu frecvența rezonantă a cipului, energia de ieșire este cea mai mare, iar sensibilitatea este, de asemenea, cea mai mare.

(2) Temperatura de lucru. Deoarece punctul de distanță al materialului piezoelectric este, în general, relativ ridicat, în special sonda cu ultrasunete pentru diagnostic folosește o putere mică, astfel încât temperatura de lucru este relativ scăzută și poate funcționa mult timp fără eșec. Temperatura sondei cu ultrasunete utilizată în tratamentul medical este relativ ridicată și este necesar un dispozitiv de răcire separat.

(3) Sensibilitate. Depinde în principal de cipul de fabricație în sine, coeficientul de cuplare electromecanică este mare, iar sensibilitatea este ridicată.

Odată cu dezvoltarea rapidă a științei și tehnologiei, nu ne este dificil să găsim aplicarea senzorilor cu ultrasunete. De exemplu, radarul de inversare folosește unde ultrasonice pentru a măsura distanța, astfel încât să realizeze funcția parcării și evitarea obstacolelor. Inginer de la Manorshi recomandă trei senzori cu ultrasunete MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR și MSW-A1840H12TR. Au o stabilitate bună, o sensibilitate ridicată și o precizie ridicată și au fost bine primite de piață.