Ultrasonik aralık prensibi

Ultrasonik aralık, iki nesne arasındaki mesafeyi belirlemek için ses dalgaları kullanan bir teknolojidir. Otomotiv, sağlık ve robotik gibi çeşitli endüstrilerde önemli bir araç haline gelmiştir. Bu makalenin amacı, ultrasonik menzil ilkesinin ve uygulamalarının kapsamlı bir açıklamasını sağlamaktır.

Ultrasonik aralık nedir?

Ultrasonik aralık, iki nesne arasındaki mesafeyi belirlemek için yüksek frekanslı ses dalgaları kullanan bir tekniktir. Bir dönüştürücüden ultrasonik bir dalga ileterek ve bir nesneye çarptıktan sonra dalganın geri dönmesi için gereken süreyi ölçerek çalışır. Dalganın geri dönmesi için geçen süre, dönüştürücü ve nesne arasındaki mesafeyi hesaplamak için kullanılır. Tek dönüştürücü sensörleri ve çift dönüştürücü sensörleri dahil olmak üzere çeşitli ultrasonik sensörler vardır.

Ultrasonik aralıkların çalışma prensibi

Ultrasonik menzil ilkesi ses dalgalarının fiziğine dayanmaktadır. Bir dönüştürücüden bir ultrasonik dalga iletildiğinde, havada seyahat eder ve bir nesneye ulaşır. Dalga daha sonra dönüştürücüye geri döner ve dalganın geri dönmesi için geçen süre ölçülür. Bu kez dönüştürücü ve nesne arasındaki mesafeyi hesaplamak için kullanılır.

Dönüştürücü ultrasonik aralıkta önemli bir rol oynar. Ultrasonik dalganın hem aktarılmasından hem de almaktan sorumludur. Dönüştürücü, elektrik sinyallerini mekanik titreşimlere dönüştürür ve daha sonra ultrasonik dalgalar olarak iletilir. Dalga bir nesneye çarptığında ve geri döndüğünde, dönüştürücü dalgayı alır ve bir elektrik sinyaline geri dönüştürür.

Ultrasonik aralıkların avantajları ve sınırlamaları

Ultrasonik aralıkların diğer menzilli teknolojilere göre çeşitli avantajları vardır. Temas değildir, yani nesneler arasındaki mesafeyi fiziksel olarak dokunmadan ölçmek için kullanılabilir. Ayrıca, uzun mesafelerde bile kesin ölçümler sağlayarak doğrudur.

Bununla birlikte, ultrasonik aralıkların da bazı sınırlamaları vardır. Sıcaklık, hava basıncı ve nem gibi çevresel faktörlerden etkilenir. Ayrıca katı nesnelere nüfuz edemez, yani başka bir nesnenin arkasındaki bir nesneye olan mesafeyi ölçemez. Bu, belirli uygulamalardaki yararlılığını sınırlayabilir.

Lazer aralıklı ve kızılötesi, ultrasonik aralık gibi diğer menzilli teknolojilere kıyasla nispeten ucuz ve uygulanması kolaydır. Bu, çok çeşitli uygulamalar için popüler bir seçim haline getirir.

Ultrasonik aralık uygulamaları

Ultrasonik aralık, otomotiv, sağlık ve robotik dahil olmak üzere çeşitli sektörlerde kullanılır. Otomotiv endüstrisinde, araçlarda mesafe ölçümü ve engel tespiti için ultrasonik aralık kullanılır. Bu, araçların çarpışmalardan kaçınmasını ve güvenli bir şekilde park etmesini sağlar.

Sağlık endüstrisinde, invaziv olmayan görüntüleme ve iç organlar arasındaki mesafeyi ölçmek için ultrasonik aralık kullanılır. Bu, tıp uzmanlarının istilacı prosedürlere ihtiyaç duymadan hastaları teşhis etmelerini ve tedavi etmelerini sağlar.

Robotik alanında, navigasyon ve engelden kaçınma için ultrasonik aralık kullanılır. Ultrasonik sensörlerle donatılmış robotlar, karmaşık ortamlarda gezinebilir ve engellerden kaçınarak onları daha etkili ve verimli hale getirebilir.

Ultrasonik aralıkların geleceği

Ultrasonik aralık alanı hızla gelişmektedir, her zaman yeni gelişmeler yapılmaktadır. Gelecekte, ultrasonik aralığın daha da fazla endüstri ve uygulamaya entegre edilmesi muhtemeldir.

Ultrasonik aralıkların gelecekteki potansiyel bir uygulaması otonom araçlar alanında. Otonom araçlar güvenli bir şekilde gezinmek için son derece doğru ve güvenilir mesafe ölçüm sistemleri gerektirecektir. Ultrasonik aralık, otonom araçların güvenli bir şekilde çalışmasına izin vermek için gerekli mesafe ölçümlerini sağlayarak önemli bir rol oynayabilir.

Ultrasonik menzilin bir başka potansiyel uygulaması endüstriyel otomasyon alanıdır. Verimli ve uygun maliyetli otomasyon sistemlerine olan talep ile ultrasonik aralık, endüstriyel robotlar için doğru ve güvenilir ölçümler sağlamada kilit bir rol oynayabilir.

Çözüm

Sonuç olarak, ultrasonik aralık, iki nesne arasındaki mesafeyi belirlemek için yüksek frekanslı ses dalgaları kullanan bir teknolojidir. Otomotiv, sağlık ve robotik gibi çeşitli endüstrilerde önemli bir araç haline gelmiştir. Ultrasonik menzil ilkesi ses dalgalarının fiziğine dayanır ve ultrasonik dönüştürücülerin kullanımı ile mümkün olur. Ultrasonik aralıkların bazı sınırlamaları olsa da, çeşitli avantajları da vardır, bu da onu çok çeşitli uygulamalar için popüler bir seçimdir. Ultrasonik menzilin geleceği, yeni gelişmeler ve ufukta potansiyel uygulamalarla parlak görünüyor.

İnsan kulaklarının duyabileceği ses dalgası frekansı 20Hz ～ 20kHz'dir. Frekans 20kHz'den yüksek olduğunda, insan kulağı duyamaz. Bu nedenle, ses dalgasına 20kHz'den daha yüksek bir frekansla 'ultrasonik dalga' diyoruz.

Ultrason güçlü bir yönlendirmeye sahiptir ve havada uzun bir mesafe kat eder. Engellerle karşılaşırken yansıtılacaktır. Bu nedenle, insanlar genellikle mesafe ölçümü için ultrasonik dalga kullanırlar.

En sık ultrasonik mesafe ölçümü yöntemi, yankı algılama yöntemidir. Ultrasonik verici ultrasonik dalgaları belirli bir yönde yayar. Emisyon ile aynı zamanda, zamanlayıcı zamanlamaya başlar. Ultrasonik alıcı, yansıtılan ultrasonik dalgaları aldığında hemen zamanlamayı durdurur. Havadaki ultrasonik dalgaların yayılma hızı 340m/s'dir. Zamanlayıcı tarafından kaydedilen süreye göre, emisyon noktasından engel yüzeyine olan mesafe hesaplanabilir.

Ultrasonik sensörlerin ana performans göstergeleri şunları içerir:

(1) Çalışma frekansı. Çalışma frekansı piezoelektrik çipin rezonans frekansıdır. İki ucuna uygulanan AC voltajı frekansı çipin rezonans frekansına eşit olduğunda, çıkış enerjisi en büyüktür ve duyarlılık da en yüksektir.

(2) çalışma sıcaklığı. Piezoelektrik malzemenin mesafe noktası genellikle nispeten yüksek olduğundan, özellikle tanı için ultrasonik prob küçük bir güç kullanır, bu nedenle çalışma sıcaklığı nispeten düşüktür ve başarısız olmadan uzun süre çalışabilir. Tıbbi tedavide kullanılan ultrasonik probun sıcaklığı nispeten yüksektir ve ayrı bir soğutma cihazı gereklidir.

(3) Duyarlılık. Esas olarak üretim çipinin kendisine bağlıdır, elektromekanik bağlantı katsayısı büyüktür ve hassasiyet yüksektir.

Bilim ve teknolojinin hızlı gelişimi ile ultrasonik sensörlerin uygulanmasını bulmak zor değildir. Örneğin, tersine dönen radar, park ve engelden kaçınma işlevini gerçekleştirmek için mesafeyi ölçmek için ultrasonik dalgalar kullanır. Manorshi'den mühendis üç ultrasonik sensör MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR ve MSW-A1840H12TR önerir. İyi istikrar, yüksek hassasiyet ve yüksek hassasiyete sahiptirler ve piyasa tarafından iyi karşılanmıştır.