Cảm biến siêu âm hoạt động như thế nào?

Cảm biến siêu âm là thiết bị chuyển đổi tín hiệu siêu âm thành tín hiệu năng lượng khác (thường là tín hiệu điện) để đo khoảng cách từ cảm biến đến đối tượng mục tiêu.Sóng siêu âm là sóng cơ có tần số dao động lớn hơn 20KHz và có đặc điểm là tần số cao, bước sóng ngắn, hiện tượng nhiễu xạ nhỏ, đặc biệt là tính định hướng tốt, có thể trở thành tia và truyền có hướng.

Cảm biến siêu âm có thể được sử dụng làm cảm biến khoảng cách siêu âm để đo khoảng cách của vật thể mục tiêu, phát hiện sự hiện diện cũng như chuyển động của vật thể bằng cách đưa tín hiệu điện đến đầu dò (máy phát) gốm 40khz để truyền sóng siêu âm và chuyển đổi âm thanh phản xạ thành tín hiệu điện (tham khảo hình ảnh).

Một cặp cảm biến siêu âm bao gồm một bộ phát và bộ thu có sẵn dưới dạng các bộ phận riêng biệt hoặc được gắn với nhau thành một bộ phận duy nhất.Hình ảnh dưới đây cho thấy bộ phát và thu siêu âm Manorshi 40KHz. (Bạn có thể tìm thêm thông tin trên trang web Manorshi: www.manorshi.com )

Hoạt động của cảm biến siêu âm

Máy phát siêu âm sử dụng tinh thể áp điện được gắn với một tấm kim loại hình nón.Khi một điện áp được đặt vào tấm áp điện, nó sẽ rung lên và co lại liên tục.Kết quả là, theo đặc tính của vật liệu áp điện, sóng siêu âm được tạo ra và truyền thẳng do hình nón của bộ cộng hưởng.

Máy thu siêu âm hoạt động dựa trên khái niệm hoàn toàn ngược lại.Khi sóng siêu âm truyền qua bộ cộng hưởng, bộ rung được kết nối (tấm kim loại) sẽ rung.Bằng cách gắn rung động của đĩa gốm áp điện vào bộ rung, một dòng điện được tạo ra theo đặc tính của vật liệu gốm áp điện.Dòng điện này tiếp tục được lấy từ hai dây dẫn bên ngoài.

Tóm lại, cảm biến siêu âm có thể vừa truyền vừa thu sóng siêu âm.Khi truyền sóng siêu âm, nó chuyển đổi năng lượng điện thành sóng siêu âm;khi thu được tiếng vang, nó chuyển đổi dao động của sóng siêu âm thành tín hiệu điện nên gọi là 'đầu dò siêu âm'.

Đặc tính hiệu suất của cảm biến siêu âm

Do đặc điểm cấu trúc của tấm wafer áp điện tròn, sóng siêu âm phát ra có tính định hướng nhất định và tiết diện của chùm tia tương tự như hình elip nên phạm vi phát hiện bị hạn chế.Góc phát hiện của mặt phẳng ngang là 120 độ và góc phát hiện của mặt phẳng thẳng đứng là 60 độ.

Tính năng của cảm biến siêu âm

1. Cấu trúc đơn giản và sản xuất thuận tiện;

2. Không dễ bị nhiễu bởi các trường điện từ môi trường;

3. Siêu âm không nhạy cảm với ánh sáng và màu sắc, có thể được sử dụng để xác định các vật thể trong suốt và phản xạ kém.