Kuidas ultraheli andurid toimivad?

Ultraheli andurid on seadmed, mis muudavad ultraheli signaalid muudeks energiasignaalideks (tavaliselt elektrilised signaalid), et mõõta andurist kaugust sihtobjektini. Ultrahelilaine on mehaaniline laine, mille vibratsioonisagedus on kõrgem kui 20 kHz ja sellel on kõrge sageduse, lühikese lainepikkuse, väikese difraktsiooni nähtuse omadused, eriti hea suunavus, mis võib muutuda kiirteks ja levitada suunas.

Ultraheli andurit saab kasutada ultraheli kauguse andurina sihtobjekti kauguse mõõtmiseks, objekti olemasolu tuvastamiseks ja liikumise tuvastamiseks, rakendades elektrilisi signaale 40 kHz keraamilise muunduri (saatja) ultrahelilainete edastamiseks ja muundades peegeldatud heli elektrisignaalideks (vt pildile).

Paar ultraheli andurit koosneb saatjast ja vastuvõtjast, mis on saadaval eraldi ühikutena või manustatakse kokku ühe ühikuna. Alloleval pildil on näidatud Manorshi 40KHz ultraheli saatja ja vastuvõtja. Lisateavet leiate Manorshi veebisaidilt: www.manorshi.com )

Ultraheli andurite töötamine

Ultraheli saatja kasutab koonilise metallheliga kinnitatud piezotseraamilist kristalli. Kui piezotseraamikale rakendatakse elektripinget, vibreerib see pideva laienemise ja kokkutõmbumisega. Selle tulemusel genereeritakse piesoelektrilise materjali omaduse kohaselt ultrahelilaineid, mis levivad resonaatori koonilise kuju tõttu sirgelt.

Ultraheli vastuvõtjad töötavad täpselt vastupidise kontseptsiooni kallal. Kui ultrahelilaine lööb läbi resonaatori, vibreerib ühendatud vibraator (metallplaat). Piesoelektrilise keraamilise ketta vibratsiooni vibraatoriks kleepides genereeritakse vool vastavalt piesoelektrilise keraamilise materjali omadustele. See vool võetakse veelgi kahest välisest juhtpositsioonist.

Lühidalt, ultraheli andurid saavad nii ultrahelilaineid edastada kui ka vastu võtta. Ultrahelilainete edastamisel muundab see elektrienergia ultrahelilaineteks; Kajade vastuvõtmisel teisendab see ultrahelilainete vibratsiooni elektrilisteks signaalideks, nii et seda nimetatakse 'ultraheli muunduriks'.

Ultraheli andurite jõudlusomadused

Ümmarguse piesoelektrilise vahvli struktuuriliste omaduste tõttu on kiirgavatel ultrahelilainetel teatav suunav ja tala ristlõige sarnaneb ellipsiga, seega on tuvastusvahemik piiratud. Horisontaalse tasapinna tuvastusnurk on 120 kraadi ja vertikaalse tasapinna tuvastusnurk on 60 kraadi.

Ultraheli andurite omadused

1. lihtne struktuur ja mugav tootmine;

2. keskkonna elektromagnetilised väljad ei sega kergesti;

3. ultraheli ei ole valguse ja värvi suhtes tundlik ning seda saab kasutada läbipaistvate ja halvasti peegeldavate objektide tuvastamiseks.