Ogledi: 87 Avtor: Urednik mesta Čas objave: 14.4.2020 Izvor: Spletno mesto
Ultrazvočni senzorji so senzorji, razviti z uporabo značilnosti ultrazvoka. Ultrazvočni senzorji za določanje razdalje so senzorji, ki pretvorijo ultrazvočne signale v druge energijske signale (običajno električne signale). Ultrazvok je mehansko valovanje s frekvenco nihanja nad 20kHz. Ima značilnosti visoke frekvence, kratke valovne dolžine, majhnega uklonskega pojava, zlasti dobre usmerjenosti in je lahko žarek in usmerjeno širjenje. Ultrazvok ima veliko sposobnost prodiranja v tekočine in trdne snovi, zlasti v trdnih snoveh, ki so neprozorne za sončno svetlobo. Ultrazvočni valovi, ki naletijo na nečistoče ali vmesnike, bodo povzročili znatne odboje, da se oblikujejo odbiti odmevi, dotik premikajočih se predmetov pa lahko povzroči Dopplerjev učinek. Ultrazvočni senzorji se pogosto uporabljajo v industriji, nacionalni obrambi, biomedicini itd.
Naprava, ki to funkcijo opravlja, je ultrazvočni senzor, ki se tradicionalno imenuje ultrazvočni pretvornik ali ultrazvočna sonda.
| Sredinska frekvenca | 40±1,0KHz |
| Oddajna raven zvočnega tlaka | 100 dB min. |
| Prejemna občutljivost | -72dB min. |
| Eho občutljivost | ≥230mV |
| Zvonjenje (ms) | 1,2 maks |
| Kapacitivnost pri | 1Khz±20% 2400pF |
| Najvišja pogonska napetost (nadaljevanje) | 20 Vrms |
| Skupni kot žarka | -6dB 47° tipično |
| Čas razpada | ≤1,2 ms |
| Delovna temperatura | -30～+80℃ |
| Temperatura shranjevanja | -30～+80℃ |
Jedro ultrazvočne sonde je piezoelektrični čip v plastičnem ali kovinskem plašču. Lahko je veliko vrst materialov, ki sestavljajo rezino. Velikost rezine, kot sta premer in debelina, sta prav tako različna, zato je zmogljivost vsake sonde drugačna, pred uporabo moramo razumeti njeno delovanje. Glavni kazalniki delovanja ultrazvočnih senzorjev vključujejo:
(1) Delovna frekvenca. Delovna frekvenca je resonančna frekvenca piezoelektrične rezine. Ko je frekvenca izmenične napetosti, ki je nanj priključena, enaka resonančni frekvenci čipa, je izhodna energija največja in tudi občutljivost je največja.
(2) Delovna temperatura. Ker je Curiejeva točka piezoelektričnih materialov na splošno razmeroma visoka, zlasti ko ultrazvočna sonda za diagnozo porabi manj energije, je delovna temperatura relativno nizka in lahko deluje dolgo časa brez napak. Medicinske ultrazvočne sonde imajo relativno visoke temperature in zahtevajo ločeno hladilno opremo.
(3) Občutljivost. Predvsem je odvisno od same izdelave rezine. Elektromehanski sklopni koeficient je velik in občutljivost je visoka; drugače je občutljivost nizka.
Ko je na piezoelektrično keramiko priključena napetost, bo prišlo do mehanske deformacije s spremembami napetosti in frekvence. Po drugi strani, ko piezoelektrična keramika vibrira, se ustvari naboj. Po tem principu se pri uporabi električnega signala na vibratorju, sestavljenem iz dveh piezoelektričnih keramik ali piezoelektrične keramike in kovinske pločevine, tako imenovanega bimorfnega elementa, zaradi upogibnih vibracij oddajajo ultrazvočni valovi. Nasprotno, ko se na bimorfni element uporabi ultrazvočna vibracija, se ustvari električni signal. Na podlagi zgornjih učinkov lahko piezoelektrično keramiko uporabimo kot ultrazvočne senzorje.
Tako kot ultrazvočni senzor je sestavljeni vibrator fleksibilno pritrjen na podlago. Kompozitni vibrator je kombinacija resonatorja in bimorfnega piezoelektričnega vibratorja, sestavljenega iz kovinske pločevine in piezoelektrične keramične plošče. Resonator je v obliki trobente, namenjen učinkovitemu sevanju ultrazvočnih valov, ki nastanejo zaradi tresljajev, ter učinkoviti koncentraciji ultrazvočnih valov v osrednjem delu vibratorja.
Prednosti ultrazvočnega senzorja za določanje razdalje: vzdolžna ločljivost je visoka in lahko identificira prozorne, prosojne in razpršene odbojne predmete; posebej primeren za brezkontaktne meritve v temi, vlažnih in drugih težkih pogojih; temelji na sistemu zaznavanja ultrazvočnega senzorja. Enostavno je uresničiti miniaturizacijo in integracijo.
