Prednosti in slabosti ultrazvočnih senzorjev

Ultrazvočni senzorji imajo značilnosti visoke merilne natančnosti, stabilnega delovanja in temperaturne kompenzacije. Široko se uporabljajo v proizvodnji, elektroenergetiki, metalurško merjenih gradbenih materialih, kemikalijah, hrani, avtomobilih, skladiščenju, ladjah, ladjah, tekstilu, transportu, raziskovanju, nivoju tekočine, spremljanju nivoja, zaznavanju toka v odprtem jarku, robotski tehnologiji, predelavi hrane in drugih industrijah lahko merijo tekoče materiale in trdne materiale.

Čeprav je ultrazvok zelo razširjen, kot pravi pregovor, dobro zlato ni dovolj, nihče ni popoln. Glede na vaše prejšnje razumevanje in izkušnje z ultrazvočnimi senzorji, ali obstajajo kakšne prednosti in slabosti ultrazvočnih senzorjev, ali bodo te prednosti in slabosti imele določen vpliv na naša življenja? Takrat ultrazvočne senzorje razumemo poglobljeno, moramo biti pozorni. 

Najprej se pogovorimo o principu delovanja ultrazvočnega senzorja: ultrazvočni senzor je senzor, razvit z uporabo značilnosti ultrazvočnih valov. Ultrazvočna sonda je v glavnem sestavljena iz piezoelektričnih čipov, ki lahko prenašajo in sprejemajo ultrazvočne valove. Piezoelektrični ultrazvočni generator za delo dejansko uporablja resonanco piezoelektričnega kristala. Ima dva piezoelektrična čipa in resonančno ploščo. Ko je frekvenca impulznega signala, uporabljenega na njenih polih, enaka frekvenci naravnega nihanja piezoelektrične rezine, bo piezoelektrična rezina resonirala in povzročila vibriranje resonančne plošče, kar bo ustvarilo ultrazvočne valove. Nasprotno, če med obema elektrodama ni napetosti, ko resonančna plošča prejme ultrazvočne valove, bo pritisnila na piezoelektrično rezino, da bo vibrirala in pretvorila mehansko energijo v električne signale. V tem času postane ultrazvočni sprejemnik. Za detekcijo se večinoma uporabljajo ultrazvočne sonde majhne moči. Imajo veliko različnih struktur in jih lahko razdelimo na ravne sonde (vzdolžni valovi), poševne sonde (prečni valovi), površinske sonde (površinski valovi), sonde z jagnjetimi valovi (valovi z jagnjetino) in dvojne sonde. Ena sonda odbija in ena sprejema).

Drugič, uporaba ultrazvočnih značilnosti za merjenje predmetov ima veliko prednosti. To je zato, ker imajo ultrazvočni valovi značilnosti visoke frekvence, kratke valovne dolžine in majhne difrakcijske pojave, zlasti dobro usmerjenost, in so lahko žarki in usmerjeno širjenje. Ultrazvočni valovi imajo veliko sposobnost prodiranja v tekočine in trdne snovi, zlasti v neprozorne sončne trdne snovi, ki lahko prodrejo v globino več deset metrov. Ultrazvočni valovi, ki naletijo na nečistoče ali vmesnike, bodo povzročili pomembne odboje in oblikovali odboje v odmev, dotik premikajočih se predmetov pa lahko povzroči Dopplerjev učinek. Senzorji, razviti na podlagi ultrazvočnih značilnosti, se imenujejo 'ultrazvočni senzorji' in se pogosto uporabljajo v industriji, nacionalni obrambi, biomedicini itd.

Ker pa je Curiejeva točka piezoelektričnega materiala na splošno relativno visoka, zlasti ultrazvočni senzor, ki se uporablja za diagnozo, uporablja majhen ultrazvočni senzor, je delovna temperatura relativno nizka in lahko deluje dolgo časa brez napak. Medicinske ultrazvočne sonde imajo relativno visoke temperature in zahtevajo ločeno hladilno opremo. Občutljivost je odvisna predvsem od same rezine. Elektromehanski sklopni koeficient je velik in občutljivost je visoka; drugače je občutljivost nizka. Obstajajo trije razlogi:

1. Frekvenca trenutnih ultrazvočnih senzorjev je razmeroma fiksna. Na primer, senzor 40 KHz se lahko uporablja samo pri 38-42 KHz. Druge frekvence so podobne. Trenutno skoraj ni mogoče videti senzorjev s širokim frekvenčnim razponom, kot je 40KHz ~ 500KHz;

2. Pogonska napetost je relativno visoka, na splošno med 100 Vp-p in 1500 Vp-p. V mnogih nizkonapetostnih napravah je za povečanje potreben impulzni transformator, vendar bo povzročil tudi nekaj zapletenih težav. Če obstaja senzor z nizkonapetostnim pogonom 3 ~ 5 V (večja moč), bo bolje;

3. Občutljivost mora biti večja.

Vidimo lahko, da lahko ultrazvočni senzor oddaja, sprejema in analizira zvok, ki ga naše človeško uho ne more zaznati. Kar zadeva zaznavanje, lahko uporaba ultrazvočnih senzorjev doseže funkcije, kot sta ultrazvočno določanje razdalje in ultrazvočno odkrivanje napak, ki se lahko uporabijo za odkrivanje razbitin podmorskih ladij, sovražnih podmornic in prikaz kovinskih notranjih poškodb. Te je mogoče uporabiti na različnih tehničnih področjih, kot so industrija, kmetijstvo, lahka industrija in zdravljenje, ki so tesno povezana z našim življenjem.