Ưu điểm và nhược điểm của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm có đặc điểm là độ chính xác đo cao, hoạt động ổn định và bù nhiệt độ.Chúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất, điện, vật liệu xây dựng đo luyện kim, hóa chất, thực phẩm, ô tô, kho bãi, tàu thủy, dệt may, vận chuyển, thăm dò, mức chất lỏng, giám sát mức độ, phát hiện dòng chảy mương mở, công nghệ robot, chế biến thực phẩm, và các ngành công nghiệp khác có thể đo cả vật liệu lỏng và vật liệu rắn.

Mặc dù siêu âm được sử dụng rộng rãi nhưng như người ta vẫn nói, vàng tốt thôi chưa đủ, không ai là hoàn hảo.Từ những hiểu biết và kinh nghiệm trước đây của bạn về cảm biến siêu âm, cảm biến siêu âm có ưu nhược điểm nào, liệu những ưu nhược điểm này có ảnh hưởng nhất định đến cuộc sống của chúng ta không?Đây là lúc chúng ta hiểu sâu hơn về cảm biến siêu âm, Cần chú ý. 

Trước hết hãy nói về nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm: cảm biến siêu âm là cảm biến được phát triển dựa trên các đặc tính của sóng siêu âm.Đầu dò siêu âm chủ yếu bao gồm các chip áp điện, có thể truyền và nhận sóng siêu âm.Máy phát siêu âm áp điện thực sự sử dụng sự cộng hưởng của tinh thể áp điện để hoạt động.Nó có hai chip áp điện và một tấm cộng hưởng.Khi tần số của tín hiệu xung đặt vào các cực của nó bằng tần số dao động tự nhiên của tấm wafer áp điện, tấm wafer áp điện sẽ cộng hưởng và khiến tấm cộng hưởng rung động, điều này sẽ tạo ra sóng siêu âm.Ngược lại, nếu không có điện áp đặt vào giữa hai điện cực khi tấm cộng hưởng nhận sóng siêu âm, nó sẽ ép tấm wafer áp điện làm dao động và chuyển năng lượng cơ học thành tín hiệu điện.Lúc này, nó trở thành một máy thu siêu âm.Đầu dò siêu âm công suất thấp chủ yếu được sử dụng để phát hiện.Chúng có nhiều cấu trúc khác nhau và có thể được chia thành các đầu dò thẳng (sóng dọc), đầu dò xiên (sóng ngang), đầu dò bề mặt (sóng bề mặt), đầu dò sóng lamb (sóng lamb) và đầu dò kép Một đầu dò phản xạ và một đầu dò nhận) .

Thứ hai, việc sử dụng đặc tính siêu âm để đo vật thể có nhiều ưu điểm.Đó là do sóng siêu âm có đặc tính tần số cao, bước sóng ngắn và hiện tượng nhiễu xạ nhỏ, đặc biệt là tính định hướng tốt, có thể truyền tia và truyền định hướng.Sóng siêu âm có khả năng xuyên qua chất lỏng và chất rắn rất tốt, đặc biệt là trong chất rắn mờ đục của mặt trời, có thể xuyên qua độ sâu hàng chục mét.Sóng siêu âm gặp tạp chất hoặc giao diện sẽ tạo ra phản xạ đáng kể và hình thành phản xạ thành tiếng vang, chạm vào vật thể chuyển động có thể tạo ra hiệu ứng Doppler.Các cảm biến được phát triển dựa trên đặc tính siêu âm được gọi là 'cảm biến siêu âm' và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, quốc phòng, y sinh, v.v.

Tuy nhiên, do điểm Curie của vật liệu áp điện nhìn chung tương đối cao, đặc biệt là cảm biến siêu âm dùng để chẩn đoán sử dụng cảm biến siêu âm nhỏ nên nhiệt độ làm việc tương đối thấp và có thể hoạt động trong thời gian dài mà không bị hỏng.Đầu dò siêu âm y tế có nhiệt độ tương đối cao và cần có thiết bị làm lạnh riêng.Độ nhạy chủ yếu phụ thuộc vào bản thân wafer.Hệ số ghép điện cơ lớn và độ nhạy cao;mặt khác, độ nhạy thấp.Có ba lý do:

1. Tần số của cảm biến siêu âm hiện tại tương đối cố định.Ví dụ: cảm biến 40KHz chỉ có thể được sử dụng ở tần số 38-42KHz.Các tần số khác tương tự.Hiện nay, các cảm biến có dải tần rộng hiếm thấy như 40KHz ~ 500KHz;

2. Điện áp lái xe tương đối cao, thường nằm trong khoảng từ 100Vp-p đến 1500Vp-p.Trong nhiều thiết bị điện áp thấp, cần phải có máy biến áp xung để tăng áp, nhưng nó cũng sẽ gây ra một số vấn đề phức tạp.Nếu có cảm biến với ổ điện áp thấp 3 ~ 5V (công suất lớn hơn) thì sẽ tốt hơn;

3. Độ nhạy phải cao hơn.

Có thể thấy cảm biến siêu âm có thể phát ra, thu nhận và phân tích âm thanh mà tai con người chúng ta không thể phát hiện được.Về mặt phát hiện, việc sử dụng cảm biến siêu âm có thể đạt được các chức năng như siêu âm phạm vi và phát hiện lỗ hổng siêu âm, có thể được sử dụng để phát hiện các vụ đắm tàu ​​ngầm, tàu ngầm địch và hiển thị các vết thương bên trong kim loại.Chúng có thể được áp dụng cho nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp nhẹ và điều trị y tế, những lĩnh vực liên quan mật thiết đến cuộc sống của chúng ta.