سنسور اولتراسونیک

        سنسورهای اولتراسونیک سنسورهایی هستند که با استفاده از ویژگی های سونوگرافی ایجاد می شوند. سنسورهای مختلف اولتراسونیک سنسورهایی هستند که سیگنال های اولتراسونیک را به سایر سیگنال های انرژی (معمولاً سیگنال های الکتریکی) تبدیل می کنند. سونوگرافی موج مکانیکی با فرکانس لرزش بالاتر از 20kHz است. این ویژگی دارای فرکانس بالا ، طول موج کوتاه ، پدیده پراش کوچک ، به ویژه مستقیم بودن خوب است و می تواند اشعه و انتشار جهت باشد. سونوگرافی توانایی بسیار خوبی در نفوذ به مایعات و مواد جامد دارد ، به خصوص در مواد جامد که از نظر نور خورشید مات هستند. امواج اولتراسونیک که با ناخالصی ها یا رابط ها روبرو می شوند ، بازتاب های قابل توجهی را برای شکل گیری مداحی های منعکس کننده ایجاد می کنند ، و لمس کردن اشیاء در حال حرکت می تواند اثر داپلر ایجاد کند. سنسورهای اولتراسونیک به طور گسترده در صنعت ، دفاع ملی ، زیست پزشکی و غیره استفاده می شود.

دستگاهی که این عملکرد را انجام می دهد یک سنسور اولتراسونیک است که به طور سنتی به عنوان یک مبدل اولتراسونیک یا کاوشگر اولتراسونیک نامیده می شود.

شاخص های اصلی عملکرد سنسورهای اولتراسونیک

هسته یک پروب سونوگرافی یک تراشه پیزو الکتریک در ژاکت پلاستیکی یا فلزی آن است. ممکن است انواع مختلفی از مواد تشکیل دهنده ویفر وجود داشته باشد. اندازه ویفر مانند قطر و ضخامت نیز متفاوت است ، بنابراین عملکرد هر کاوشگر متفاوت است ، ما باید عملکرد آن را قبل از استفاده درک کنیم. شاخص های اصلی عملکرد سنسورهای اولتراسونیک عبارتند از:

    (1) فرکانس کار. فرکانس عملیاتی فرکانس رزونانس ویفر پیزو الکتریک است. هنگامی که فرکانس ولتاژ AC اعمال شده بر روی آن برابر با فرکانس رزونانس تراشه باشد ، انرژی خروجی بزرگترین و حساسیت نیز بالاترین است.

    (2) دمای کار. از آنجا که نقطه کوری از مواد پیزوالکتریک به طور کلی نسبتاً زیاد است ، به خصوص هنگامی که پروب اولتراسونیک برای تشخیص از قدرت کمتری استفاده می کند ، دمای کار نسبتاً کم است و می تواند برای مدت طولانی و بدون خرابی کار کند. پروب های سونوگرافی پزشکی دارای دمای نسبتاً بالایی هستند و به تجهیزات تبرید جداگانه احتیاج دارند.

    (3) حساسیت. این عمدتا به خود ویفر تولید بستگی دارد. ضریب اتصال الکترومکانیکی زیاد است و حساسیت آن زیاد است. در غیر این صورت ، حساسیت کم است.

ساختار و اصل کار

    هنگامی که ولتاژ برای سرامیک پیزوالکتریک اعمال می شود ، تغییر شکل مکانیکی با تغییر در ولتاژ و فرکانس رخ می دهد. از طرف دیگر ، هنگامی که سرامیک پیزوالکتریک ارتعاش می شود ، بار تولید می شود. با استفاده از این اصل ، هنگامی که یک سیگنال الکتریکی روی یک ویبراتور متشکل از دو سرامیک پیزوالکتریک یا یک سرامیک پیزوالکتریک و یک ورق فلزی ، یک عنصر به اصطلاح bimorph استفاده می شود ، امواج اولتراسونیک به دلیل خم شدن خمش ساطع می شوند. در مقابل ، هنگامی که لرزش اولتراسونیک به یک عنصر bimorph اعمال می شود ، یک سیگنال الکتریکی ایجاد می شود. بر اساس اثرات فوق ، سرامیک های پیزوالکتریک می توانند به عنوان سنسورهای اولتراسونیک استفاده شوند.

    مانند یک سنسور اولتراسونیک ، یک ویبراتور مرکب به طور انعطاف پذیر روی پایه ثابت است. ویبراتور کامپوزیت ترکیبی از طنین انداز و ویبراتور عنصر پیزوالکتریک bimorph است که از یک ورق فلزی و یک ورق سرامیکی پیزوالکتریک تشکیل شده است. تشدید کننده به شکل یک ترومپت است ، هدف این است که به طور مؤثر امواج اولتراسونیک تولید شده به دلیل لرزش را تابش کند و به طور موثری امواج اولتراسونیک را در قسمت مرکزی ویبراتور متمرکز کنیم.

    مزایای سنسور مختلف اولتراسونیک: وضوح طولی زیاد است و می تواند اشیاء بازتاب شفاف ، شفاف و پراکنده را شناسایی کند. به خصوص برای اندازه گیری غیر تماس با شرایط تاریک ، مرطوب و سایر شرایط سخت مناسب است. بر اساس سیستم سنجش سنسور اولتراسونیک ، تحقق مینیاتوریزاسیون و ادغام آسان است.