Πώς λειτουργούν οι αισθητήρες υπερήχων;

Οι αισθητήρες υπερήχων είναι συσκευές που μετατρέπουν τα υπερηχητικά σήματα σε άλλα ενεργειακά σήματα (συνήθως ηλεκτρικά σήματα) για να μετρήσουν την απόσταση από τον αισθητήρα στο αντικείμενο προορισμού. Το υπερηχητικό κύμα είναι ένα μηχανικό κύμα με συχνότητα κραδασμών υψηλότερη από 20kHz και έχει τα χαρακτηριστικά του φαινομένου υψηλής συχνότητας, μικρού μήκους κύματος, μικρού διάθλασης, ιδιαίτερα καλής κατευθυντικότητας, που μπορεί να γίνει ακτίνες και να διαδοθεί κατευθυντικά.

Ο υπερηχητικός αισθητήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αισθητήρας απόστασης υπερήχων για να μετρήσει την απόσταση ενός αντικειμένου στόχου, να ανιχνεύσει την παρουσία και την κίνηση του αντικειμένου εφαρμόζοντας τα ηλεκτρικά σήματα στο κεραμικό μοσχεύμα 40kHz (πομπός) για να μεταδώσει υπερηχητικά κύματα και να μετατρέψει τον αντανακλασμένο ήχο σε ηλεκτρικά σήματα (ανατρέξτε στην εικόνα).

Ένα ζεύγος υπερηχητικών αισθητήρων αποτελείται από έναν πομπό και δέκτη που είναι διαθέσιμοι ως ξεχωριστές μονάδες ή ενσωματωμένες μαζί ως ενιαία μονάδα. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τον πομπό και τον δέκτη Manorshi 40KHz. (Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον ιστότοπο Manorshi: www.manorshi.com )

Εργασία υπερηχητικών αισθητήρων

Ο υπερηχητικός πομπός χρησιμοποιεί ένα πιεζοκερραμικό κρύσταλλο που συνδέεται με ένα κωνικό μεταλλικό φύλλο. Όταν εφαρμόζεται μια ηλεκτρική τάση στο πιεζοκεραμικό, δονείται με συνεχή επέκταση και συστολή. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με την ιδιότητα του πιεζοηλεκτρικού υλικού, δημιουργούνται υπερηχητικά κύματα που μεταδίδονται ευθεία λόγω του κωνικού σχήματος του συντονιστή.

Οι υπερηχητικοί δέκτες εργάζονται στην ακριβώς αντίθετη έννοια. Όταν το υπερηχητικό κύμα χτυπά μέσω του συντονιστή, ο συνδεδεμένος δονητής (μεταλλική πλάκα) δονείται. Με την κολλητική δόνηση του πιεζοηλεκτρικού κεραμικού δίσκου στον δονητή, παράγεται ένα ρεύμα σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του πιεζοηλεκτρικού κεραμικού υλικού. Αυτό το ρεύμα λαμβάνεται περαιτέρω από τους δύο εξωτερικούς οδηγούς.

Εν ολίγοις, οι υπερηχητικοί αισθητήρες μπορούν να μεταδώσουν και να λάβουν υπερηχητικά κύματα. Όταν μεταδίδει υπερηχητικά κύματα, μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε υπερηχητικά κύματα. Όταν λαμβάνει αντηχές, μετατρέπει τη δόνηση των υπερηχητικών κυμάτων σε ηλεκτρικά σήματα, οπότε ονομάζεται 'υπερηχητικός μετατροπέας '.

Χαρακτηριστικά απόδοσης αισθητήρων υπερήχων

Λόγω των δομικών χαρακτηριστικών του κυκλικού πιεζοηλεκτρικού δίσκου, τα εκπεμπόμενα υπερηχητικά κύματα έχουν μια ορισμένη κατευθυντικότητα και η διατομή της δέσμης είναι παρόμοια με μια ελλειπτική, επομένως το εύρος ανίχνευσης είναι περιορισμένη. Η γωνία ανίχνευσης του οριζόντιου επιπέδου είναι 120 μοίρες και η γωνία ανίχνευσης του κατακόρυφου επιπέδου είναι 60 μοίρες.

Χαρακτηριστικά αισθητήρων υπερήχων

1. Απλή δομή και βολική κατασκευή.

2. Δεν παρεμβαίνει εύκολα από περιβαλλοντικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία.

3. Ο υπερηχογράφημα δεν είναι ευαίσθητος στο φως και το χρώμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό διαφανών και κακώς αντανακλαστικών αντικειμένων.