Ультразвуковий датчик

        Ультразвукові датчики - це датчики, розроблені з використанням характеристик УЗД. Ультразвукові датчики - це датчики, які перетворюють ультразвукові сигнали в інші енергетичні сигнали (як правило, електричні сигнали). УЗД - це механічна хвиля з частотою вібрації вище 20 кГц. Він має характеристики високої частоти, короткої довжини хвилі, невеликого дифракційного явища, особливо хорошої спрямованості, і може бути променем та спрямованим поширенням. Ультразвук має чудову здатність проникати в рідину та тверді речовини, особливо в твердих речовинах, які непрозорі для сонячного світла. Ультразвукові хвилі, що стикаються з домішками або інтерфейсами, створюватимуть значні відбиття для формування відбитого ехо, а зворушливі об'єкти, що рухаються, можуть спричинити ефект доплера. Ультразвукові датчики широко використовуються в промисловості, національній обороні, біомедиці тощо.

Пристрій, який виконує цю функцію, є ультразвуковим датчиком, який традиційно називається ультразвуковим перетворювачем або ультразвуковим зондом.

Основні показники продуктивності ультразвукових датчиків

Ядро ультразвукового зонда - це п'єзоелектрична мікросхема в пластиковій або металевій куртці. Може бути багато видів матеріалів, що становлять вафлі. Розмір пластини, наприклад, діаметр і товщина, також різні, тому продуктивність кожного зонда різна, ми повинні розуміти його продуктивність перед використанням. Основні показники продуктивності ультразвукових датчиків включають:

    (1) Робоча частота. Робоча частота - це резонансна частота п'єзоелектричної пластини. Коли частота напруги змінного струму, що застосовується до неї, дорівнює резонансній частоті мікросхеми, вихідна енергія є найбільшою, а чутливість також є найвищою.

    (2) Робоча температура. Оскільки точка курі п'єзоелектричних матеріалів, як правило, відносно висока, особливо коли ультразвуковий зонд для діагностики використовує меншу потужність, робоча температура порівняно низька, і вона може працювати тривалий час без збоїв. Медичні ультразвукові зонди мають відносно високі температури та потребують окремого холодильного обладнання.

    (3) Чутливість. В основному це залежить від самої виробничої вафлі. Коефіцієнт електромеханічного зв'язку великий, а чутливість висока; В іншому випадку чутливість низька.

Структура та принцип роботи

    Коли напруга застосовується до п'єзоелектричної кераміки, механічна деформація відбудеться зі змінами напруги та частоти. З іншого боку, коли п'єзоелектрична кераміка вібрується, створюється заряд. Використовуючи цей принцип, коли електричний сигнал застосовується до вібратора, що складається з двох п'єзоелектричних кераміки або п'єзоелектричної кераміки та металевого листа, так званий біморфний елемент, ультразвукові хвилі випромінюються через згинну вібрацію. І навпаки, коли ультразвукова вібрація застосовується до біморфного елемента, генерується електричний сигнал. На основі вищезазначених ефектів п'єзоелектрична кераміка може використовуватися як ультразвукові датчики.

    Як і ультразвуковий датчик, складний вібратор гнучко фіксується на основі. Композитний вібратор - це комбінація резонатора та біморфа п'єзоелектричного елемента, що складається з металевого листа та п'єзоелектричного керамічного аркуша. Резонатор знаходиться у формі труби, мета - ефективно випромінювати ультразвукові хвилі, що утворюються за рахунок вібрації, та ефективно сконцентрувати ультразвукові хвилі в центральній частині вібратора.

    Переваги ультразвукового датчика: поздовжня роздільна здатність висока, і вона може ідентифікувати прозорі, напівпрозорі та дифузні об'єкти відбиття; особливо підходить для безконтактного вимірювання в темних, вологому та інших суворих умовах; На основі системи ультразвукової сенсорної системи легко реалізувати мініатюризацію та інтеграцію.