Princip ultrazvukového rozsahu

Ultrazvukové rozsah je technologie, která používá zvukové vlny k určení vzdálenosti mezi dvěma objekty. Stal se nezbytným nástrojem v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zdravotní péče a robotiky. Účelem tohoto článku je poskytnout komplexní vysvětlení principu ultrazvukového rozsahu a jeho aplikací.

Co je ultrazvukové rozsah?

Ultrazvukové rozsah je technika, která používá vysokofrekvenční zvukové vlny k určení vzdálenosti mezi dvěma objekty. Funguje to tak, že přenáší ultrazvukovou vlnu z převodníku a měřením času potřebného k tomu, aby se vlna odrazila po zasažení objektu. Čas, který potřebuje návrat vlny, se používá pro výpočet vzdálenosti mezi převodníkem a objektem. Existují různé typy ultrazvukových senzorů, včetně senzorů jednoho převodníku a duálních snímačů převodníku.

Pracovní princip ultrazvukového rozsahu

Princip ultrazvukového rozsahu je založen na fyzice zvukových vln. Když je ultrazvuková vlna přenášena z převodníku, prochází vzduchem a dosáhne objektu. Vlna se poté odrazí zpět k převodníku a měří se doba, kdy se vlna vrátí. Tentokrát se používá pro výpočet vzdálenosti mezi převodníkem a objektem.

Převodník hraje důležitou roli v ultrazvukovém rozsahu. Je zodpovědný za přenos i přijetí ultrazvukové vlny. Převodník převádí elektrické signály na mechanické vibrace, které se poté přenášejí jako ultrazvukové vlny. Když vlna zasáhne objekt a odrazí zpět, převodník přijme vlnu a převede ji zpět do elektrického signálu.

Výhody a omezení ultrazvukového rozsahu

Ultrazvukové rozsah má několik výhod oproti jiným technologiím v rozsahu. Je to nekontaktní, což znamená, že lze použít k měření vzdálenosti mezi objekty, aniž by se jich fyzicky dotkl. Je také přesný a poskytuje přesná měření i na velké vzdálenosti.

Ultrazvukové rozsah však má také určitá omezení. Je ovlivněn faktory prostředí, jako je teplota, tlak vzduchu a vlhkost. Také nemůže proniknout do pevných objektů, což znamená, že nemůže měřit vzdálenost k objektu, který je za jiným objektem. To může omezit jeho užitečnost v určitých aplikacích.

Ve srovnání s jinými technologiemi, jako je laserové rozsah a infračervené rozsah, je ultrazvukové rozsah relativně levné a snadno implementovatelné. Díky tomu je oblíbenou volbou pro širokou škálu aplikací.

Aplikace ultrazvukového rozsahu

Ultrazvukové rozsah se používá v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zdravotní péče a robotiky. V automobilovém průmyslu se ultrazvukové rozsah používá pro měření vzdálenosti a detekci překážek ve vozidlech. To umožňuje vozidlům zabránit kolizím a bezpečně parkovat.

Ve zdravotnickém průmyslu se ultrazvukové rozsah používá pro neinvazivní zobrazování a měření vzdálenosti mezi vnitřními orgány. To umožňuje lékařským odborníkům diagnostikovat a léčit pacienty bez nutnosti invazivních postupů.

V oblasti robotiky se ultrazvukové rozsah používá pro vyhýbání se navigaci a překážce. Roboti vybavené ultrazvukovými senzory mohou procházet složitými prostředími a vyhýbat se překážkám, což je zvyšuje efektivnější a efektivnější.

Budoucnost ultrazvukového rozsahu

Pole ultrazvukového rozsahu se rychle vyvíjí a neustále se provádí nové pokroky. V budoucnu je pravděpodobné, že ultrazvukové rozsah bude integrováno do ještě více průmyslových odvětví a aplikací.

Jedna potenciální budoucí aplikace ultrazvukového rozsahu je v oblasti autonomních vozidel. Autonomní vozidla budou vyžadovat vysoce přesné a spolehlivé systémy měření vzdálenosti, aby se bezpečně navigovaly. Ultrazvukové rozsah by v tomto by mohlo hrát klíčovou roli a poskytnout nezbytná měření vzdálenosti, která umožňují autonomní vozidla bezpečně fungovat.

Další potenciální aplikace ultrazvukového rozsahu je v oblasti průmyslové automatizace. S rostoucí poptávkou po efektivních a nákladově efektivních automatizačních systémech by ultrazvukové rozsah mohlo hrát klíčovou roli při poskytování přesných a spolehlivých měření pro průmyslové roboty.

Závěr

Závěrem lze říci, že ultrazvukové rozsah je technologie, která používá vysokofrekvenční zvukové vlny k určení vzdálenosti mezi dvěma objekty. Stal se nezbytným nástrojem v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zdravotní péče a robotiky. Princip ultrazvukového rozsahu je založen na fyzice zvukových vln a je možné pomocí ultrazvukových převodníků. Zatímco ultrazvukové rozsah má určitá omezení, má také několik výhod, což z něj činí oblíbenou volbu pro širokou škálu aplikací. Budoucnost ultrazvukového rozsahu vypadá jasně, s novými pokroky a potenciálními aplikacemi na obzoru.

Frekvence zvukové vlny, kterou lidské uši slyší, je 20 Hz ～ 20 kHz. Když je frekvence vyšší než 20 kHz, lidské ucho ho neslyší. Proto nazýváme zvukovou vlnu s frekvencí vyšší než 20 kHz 'ultrazvuková vlna '.

Ultrazvuk má silnou směrnici a cestuje na dlouhou vzdálenost ve vzduchu. To se bude odrážet při setkání s překážkami. Proto lidé často používají ultrazvukovou vlnu pro měření vzdálenosti.

Nejčastěji metodou měření ultrazvukové vzdálenosti je metoda detekce ozvěny. Ultrazvukový vysílač emituje ultrazvukové vlny určitým směrem. Současně s emisemi začíná časovač načasování. Ultrazvukový přijímač zastaví načasování okamžitě, když obdrží odražené ultrazvukové vlny. Rychlost šíření ultrazvukových vln ve vzduchu je 340 m/s. Podle času zaznamenaného časovačem lze vypočítat vzdálenost od emisního bodu k povrchu překážky.

Mezi hlavní ukazatele výkonu ultrazvukových senzorů patří:

(1) Pracovní frekvence. Pracovní frekvence je rezonanční frekvence piezoelektrického čipu. Když se frekvence napětí AC aplikovaná na jeho dva konce rovná rezonanční frekvenci čipu, je výstupní energie největší a citlivost je také nejvyšší.

(2) Pracovní teplota. Vzhledem k tomu, že bod vzdálenosti piezoelektrického materiálu je obecně relativně vysoký, zejména ultrazvuková sonda pro diagnózu používá malou sílu, takže pracovní teplota je relativně nízká a může fungovat po dlouhou dobu bez selhání. Teplota ultrazvukové sondy používané při lékařském ošetření je relativně vysoká a je nutné samostatné chladicí zařízení.

(3) citlivost. Závisí hlavně na samotném výrobním čipu, elektromechanický koeficient spojování je velký a citlivost je vysoká.

S rychlým rozvojem vědy a technologie není pro nás obtížné najít aplikaci ultrazvukových senzorů. Například reverzní radar používá k měření vzdálenosti ultrazvukové vlny, aby si uvědomil funkci parkování a vyhýbání se překážkám. Inženýr z Manorshi doporučuje tři ultrazvukové senzory MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR a MSW-A1840H12TR. Mají dobrou stabilitu, vysokou citlivost a vysokou přesnost a trh byl dobře přijat.