เซ็นเซอร์อัลตราโซนิคทำงานอย่างไร?

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณอัลตราโซนิกเป็นสัญญาณพลังงานอื่นๆ (โดยปกติจะเป็นสัญญาณไฟฟ้า) เพื่อวัดระยะห่างจากเซ็นเซอร์ถึงวัตถุเป้าหมาย คลื่นอัลตราโซนิกเป็นคลื่นกลที่มีความถี่การสั่นสะเทือนสูงกว่า 20KHz และมีลักษณะของความถี่สูง ความยาวคลื่นสั้น ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนเล็กน้อย โดยเฉพาะทิศทางที่ดี ซึ่งสามารถกลายเป็นรังสีและแพร่กระจายในทิศทางได้

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดระยะอัลตราโซนิคเพื่อวัดระยะห่างของวัตถุเป้าหมาย ตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุและการเคลื่อนไหวของวัตถุโดยการใช้สัญญาณไฟฟ้ากับตัวแปลงสัญญาณเซรามิก 40khz (เครื่องส่งสัญญาณ) เพื่อส่งคลื่นอัลตราโซนิกและแปลงเสียงที่สะท้อนเป็นสัญญาณไฟฟ้า (ดูรูป)

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกคู่หนึ่งประกอบด้วยเครื่องส่งและตัวรับซึ่งมีจำหน่ายเป็นหน่วยแยกกันหรือฝังรวมกันเป็นหน่วยเดียว ภาพด้านล่างแสดงเครื่องส่งและรับสัญญาณอัลตราโซนิก Manorshi 40KHz (คุณสามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้จากเว็บไซต์ Manorshi: www.manorshi.com )

การทำงานของเซนเซอร์อัลตราโซนิก

เครื่องส่งสัญญาณอัลตราโซนิก ใช้คริสตัลเพียโซเซรามิกติดกับแผ่นโลหะทรงกรวย เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับเพียโซเซรามิก มันจะสั่นสะเทือนพร้อมกับการขยายตัวและการหดตัวอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ ตามคุณสมบัติของวัสดุเพียโซอิเล็กทริก คลื่นอัลตราโซนิกจะถูกสร้างขึ้นซึ่งแพร่กระจายตรงเนื่องจากรูปทรงกรวยของเครื่องสะท้อนเสียง

 

เครื่องรับอัลตราโซนิกทำงานบนแนวคิดที่ตรงกันข้ามโดยสิ้นเชิง เมื่อคลื่นอัลตร้าโซนิคกระทบผ่านเครื่องสะท้อนกลับ เครื่องสั่นที่เชื่อมต่ออยู่ (แผ่นโลหะ) จะสั่น ด้วยการติดการสั่นสะเทือนของแผ่นเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกเข้ากับเครื่องสั่น กระแสจะถูกสร้างขึ้นตามลักษณะของวัสดุเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก กระแสนี้นำมาเพิ่มเติมจากสายภายนอกสองตัว

กล่าวโดยสรุป เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสามารถส่งและรับคลื่นอัลตราโซนิกได้ เมื่อส่งคลื่นอัลตราโซนิก มันจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นอัลตราโซนิก เมื่อได้ยินเสียงก้อง มันจะแปลงการสั่นสะเทือนของคลื่นอัลตราโซนิกเป็นสัญญาณไฟฟ้า จึงเรียกว่า 'ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก'

ลักษณะการทำงานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

เนื่องจากลักษณะโครงสร้างของเวเฟอร์เพียโซอิเล็กทริกแบบวงกลม คลื่นอัลตราโซนิกที่ปล่อยออกมาจึงมีทิศทางที่แน่นอน และหน้าตัดของลำแสงจะคล้ายกับวงรี ดังนั้นช่วงการตรวจจับจึงมีจำกัด มุมการตรวจจับของระนาบแนวนอนคือ 120 องศา และมุมการตรวจจับของระนาบแนวตั้งคือ 60 องศา

คุณสมบัติของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

1. โครงสร้างที่เรียบง่ายและการผลิตที่สะดวก

2. ไม่ถูกรบกวนโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสิ่งแวดล้อมได้ง่าย

3. อัลตราซาวนด์ไม่ไวต่อแสงและสี และสามารถใช้เพื่อระบุวัตถุที่โปร่งใสและสะท้อนแสงได้ไม่ดี