ข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีคุณลักษณะของความแม่นยำในการวัดสูง การทำงานที่เสถียร และการชดเชยอุณหภูมิ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต พลังงาน วัสดุก่อสร้างที่วัดด้วยโลหะ เคมีภัณฑ์ อาหาร รถยนต์ คลังสินค้า เรือ เรือ สิ่งทอ การขนส่ง การสำรวจ ระดับของเหลว การตรวจสอบระดับ การตรวจจับการไหลของคูน้ำแบบเปิด เทคโนโลยีหุ่นยนต์ การแปรรูปอาหาร และอุตสาหกรรมอื่น ๆ สามารถวัดได้ทั้งวัสดุของเหลวและวัสดุแข็ง

แม้ว่าอัลตราซาวนด์จะใช้กันอย่างแพร่หลาย ดังคำกล่าวที่ว่าทองคำที่ดีนั้นไม่เพียงพอ ไม่มีใครสมบูรณ์แบบ จากความเข้าใจและประสบการณ์เกี่ยวกับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกที่ผ่านมา มีข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหรือไม่ ข้อดีและข้อเสียเหล่านี้จะมีผลกระทบต่อชีวิตของเราบ้างไหม? นี่คือเมื่อเราเข้าใจเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกในเชิงลึก จำเป็นต้องให้ความสนใจ 

ก่อนอื่น เรามาพูดถึงหลักการทำงานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกกันดีกว่า เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเป็นเซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นโดยใช้คุณลักษณะของคลื่นอัลตราโซนิก หัววัดอัลตราโซนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยชิปเพียโซอิเล็กทริก ซึ่งสามารถส่งและรับคลื่นอัลตราโซนิกได้ เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกเพียโซอิเล็กทริกใช้เสียงสะท้อนของคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกในการทำงาน มีชิปเพียโซอิเล็กทริกสองตัวและแผ่นเรโซแนนซ์ เมื่อความถี่ของสัญญาณพัลส์ที่ใช้กับขั้วเท่ากับความถี่การสั่นตามธรรมชาติของเวเฟอร์เพียโซอิเล็กทริก เวเฟอร์เพียโซอิเล็กทริกจะสะท้อนและขับเคลื่อนแผ่นเรโซแนนซ์ให้สั่นสะเทือน ซึ่งจะสร้างคลื่นอัลตราโซนิก ในทางกลับกัน หากไม่มีการใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองเมื่อแผ่นเรโซแนนซ์ได้รับคลื่นอัลตราโซนิก แผ่นเวเฟอร์เพียโซอิเล็กทริกจะกดให้สั่นสะเทือนและแปลงพลังงานกลเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในเวลานี้มันจะกลายเป็นเครื่องรับอัลตราโซนิก โพรบอัลตราโซนิกพลังงานต่ำส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตรวจจับ พวกมันมีโครงสร้างที่แตกต่างกันมากมายและสามารถแบ่งออกเป็นโพรบตรง (คลื่นตามยาว), โพรบเฉียง (คลื่นตามขวาง), โพรบพื้นผิว (คลื่นพื้นผิว), โพรบคลื่นลูกแกะ (คลื่นลูกแกะ) และโพรบคู่ โพรบหนึ่งสะท้อนและรับโพรบหนึ่งตัว)

ประการที่สอง การใช้คุณลักษณะอัลตราโซนิกในการวัดวัตถุมีข้อดีหลายประการ นั่นเป็นเพราะว่าคลื่นอัลตร้าโซนิคมีลักษณะเป็นความถี่สูง ความยาวคลื่นสั้น และปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนขนาดเล็ก โดยเฉพาะทิศทางที่ดี และสามารถแพร่กระจายรังสีและทิศทางได้ คลื่นอัลตราโซนิคมีความสามารถที่ดีในการเจาะของเหลวและของแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในของแข็งดวงอาทิตย์ทึบแสง ซึ่งสามารถเจาะลึกได้หลายสิบเมตร คลื่นอัลตราโซนิกที่พบกับสิ่งเจือปนหรือส่วนต่อประสานจะทำให้เกิดการสะท้อนอย่างมีนัยสำคัญและก่อให้เกิดการสะท้อนกลับเป็นเสียงสะท้อน และการสัมผัสวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่สามารถสร้างเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ได้ เซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นตามคุณลักษณะล้ำเสียงเรียกว่า 'เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก' และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การป้องกันประเทศ ชีวการแพทย์ ฯลฯ

อย่างไรก็ตามเนื่องจากจุด Curie ของวัสดุเพียโซอิเล็กทริกโดยทั่วไปค่อนข้างสูง โดยเฉพาะเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกที่ใช้ในการวินิจฉัยใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็ก อุณหภูมิในการทำงานจึงค่อนข้างต่ำและสามารถทำงานได้เป็นเวลานานโดยไม่มีความล้มเหลว หัวอัลตราซาวนด์ทางการแพทย์มีอุณหภูมิค่อนข้างสูงและต้องใช้อุปกรณ์ทำความเย็นแยกต่างหาก ความไวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับตัวเวเฟอร์เอง ค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ทางกลไฟฟ้ามีขนาดใหญ่และมีความไวสูง มิฉะนั้นความไวจะต่ำ มีสามเหตุผล:

1.ความถี่ของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกในปัจจุบันค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ 40KHz สามารถใช้ได้ที่ 38-42KHz เท่านั้น ความถี่อื่นก็ใกล้เคียงกัน ปัจจุบันแทบมองไม่เห็นเซ็นเซอร์ที่มีช่วงความถี่กว้าง เช่น 40KHz ~ 500KHz ;

2. แรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ค่อนข้างสูง โดยทั่วไประหว่าง 100Vp-p และ 1500Vp-p ในอุปกรณ์แรงดันต่ำจำนวนมาก จำเป็นต้องใช้พัลส์หม้อแปลงเพื่อเพิ่มพลัง แต่ก็จะนำปัญหาที่ซับซ้อนมาด้วย หากมีเซ็นเซอร์ที่มีไดรฟ์แรงดันต่ำ 3 ~ 5V (กำลังมากขึ้น) มันจะดีกว่า

3.ความไวควรสูงกว่า

จะเห็นได้ว่าเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสามารถปล่อย รับ และวิเคราะห์เสียงที่หูมนุษย์ของเราไม่สามารถตรวจจับได้ ในแง่ของการตรวจจับ การใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสามารถบรรลุฟังก์ชันต่างๆ เช่น การตรวจจับระยะด้วยอัลตราโซนิกและการตรวจจับข้อบกพร่องล้ำเสียง ซึ่งสามารถใช้ในการตรวจจับซากเรือดำน้ำ เรือดำน้ำของศัตรู และแสดงการบาดเจ็บภายในที่เป็นโลหะ สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับสาขาทางเทคนิคต่างๆ เช่น อุตสาหกรรม เกษตรกรรม อุตสาหกรรมเบา และการรักษาพยาบาล ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีวิตของเรา