Ultraääni -periaate

Ultraääni on tekniikka, joka käyttää ääniaaltoja kahden esineen välisen etäisyyden määrittämiseen. Siitä on tullut välttämätön työkalu eri toimialoilla, mukaan lukien autoteollisuus, terveydenhuolto ja robotiikka. Tämän artikkelin tarkoituksena on antaa kattava selitys ultraääni -kallion ja sen sovellusten periaatteesta.

Mikä on ultraääni?

Ultraääni on tekniikka, joka käyttää korkeataajuisia ääniaaltoja kahden esineen välisen etäisyyden määrittämiseen. Se toimii lähettämällä ultraääniaallon muuntajalta ja mittaamalla aallon aallon poistumisen jälkeen objektin jälkeen. Aika, joka kuluu aallon palautumiseen, käytetään muuntimen ja objektin välisen etäisyyden laskemiseen. On olemassa erityyppisiä ultraääniantureita, mukaan lukien yksittäisen muuntimen anturit ja kaksoisanturin anturit.

Ultraäänivaltainen toimintaperiaate

Ultraäänien periaate perustuu ääniaaltojen fysiikkaan. Kun ultraääniaalto siirretään muuntimesta, se kulkee ilman läpi ja saavuttaa esineen. Sitten aalto palautuu takaisin anturiin, ja aika, jonka aallon palaaminen kuluu, mitataan. Tätä aikaa käytetään muuntimen ja esineen välisen etäisyyden laskemiseen.

Muunnijalla on tärkeä rooli ultraäänissä. Se vastaa sekä ultraääniaallon lähettämisestä että vastaanottamisesta. Anturi muuntaa sähköiset signaalit mekaanisiksi värähtelyiksi, jotka sitten välitetään ultraääniaaltoina. Kun aalto osuu objektiin ja pomppii takaisin, anturi vastaanottaa aallon ja muuntaa sen takaisin sähköiseen signaaliin.

Ultraääni edut ja rajoitukset

Ultraääni -alueella on useita etuja verrattuna muihin etäisyysteknologioihin. Se ei ole kontakti, mikä tarkoittaa, että sitä voidaan käyttää mitata esineiden välistä etäisyyttä koskettamatta niitä fyysisesti. Se on myös tarkka, ja se tarjoaa tarkat mittaukset jopa pitkillä matkoja.

Ultraääni -alueella on kuitenkin myös joitain rajoituksia. Ympäristötekijät, kuten lämpötila, ilmanpaine ja kosteus, vaikuttavat siihen. Se ei myöskään voi tunkeutua kiinteisiin esineisiin, mikä tarkoittaa, että se ei voi mitata etäisyyttä objektiin, joka on toisen esineen takana. Tämä voi rajoittaa sen hyödyllisyyttä tietyissä sovelluksissa.

Verrattuna muihin etäisyysteknologioihin, kuten laservalikoimaan ja infrapuna -alueelle, ultraääni ulottuvuus on suhteellisen edullinen ja helppo toteuttaa. Tämä tekee siitä suositun valinnan monille sovelluksille.

Ultraääni -sovellukset

Ultraääniä käytetään monilla toimialoilla, mukaan lukien autoteollisuus, terveydenhuolto ja robotiikka. Autoteollisuudessa ultraääni kattaa etäisyyden mittaamiseen ja esteiden havaitsemiseen ajoneuvoissa. Tämän avulla ajoneuvot voivat välttää törmäykset ja pysäköidä turvallisesti.

Terveydenhuollon teollisuudessa ultraääni kattaa ei-invasiivisen kuvantamiseen ja sisäisten elinten välisen etäisyyden mittaamiseen. Tämän avulla lääketieteen ammattilaiset voivat diagnosoida ja hoitaa potilaita ilman invasiivisia toimenpiteitä.

Robotiikan alalla ultraääni kattaa navigointia ja esteiden välttämistä. Ultraääniantureilla varustetut robotit voivat navigoida monimutkaisissa ympäristöissä ja välttää esteitä, mikä tekee niistä tehokkaampia ja tehokkaampia.

Ultraääni tulevaisuus

Ultraäänikenttä on nopeasti kehittynyt, ja uusia edistyksiä tehdään koko ajan. Tulevaisuudessa on todennäköistä, että ultraääni integroidaan vielä enemmän toimialoihin ja sovelluksiin.

Yksi mahdollinen ultraäänien tulevaisuuden sovellus on autonomisten ajoneuvojen alalla. Autonomiset ajoneuvot vaativat erittäin tarkkoja ja luotettavia etäisyyden mittausjärjestelmiä navigoimiseksi turvallisesti. Ultraääni -alueella voi olla ratkaiseva rooli tässä, mikä tarjoaa tarvittavat etäisyysmittaukset, jotta autonomiset ajoneuvot voivat toimia turvallisesti.

Toinen mahdollinen ultraääni -ulottuvuus on teollisuusautomaation alalla. Tehokkaiden ja kustannustehokkaiden automaatiojärjestelmien kasvavan kysynnän myötä ultraääni katkoviivalla voi olla avainrooli tarjoamalla tarkkoja ja luotettavia mittauksia teollisuusroboteille.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että ultraääni on tekniikka, joka käyttää korkeataajuisia ääniaaltoja kahden esineen välisen etäisyyden määrittämiseen. Siitä on tullut välttämätön työkalu eri toimialoilla, mukaan lukien autoteollisuus, terveydenhuolto ja robotiikka. Ultraäänien periaate perustuu ääniaaltojen fysiikkaan ja se on mahdollista ultraäänimuuntimien avulla. Vaikka ultraääni -alueella on joitain rajoituksia, sillä on myös useita etuja, mikä tekee siitä suositun valinnan monille sovelluksille. Ultraäänien tulevaisuus näyttää valoisalta, ja horisontissa on uusia edistyksiä ja potentiaalisia sovelluksia.

Ääniaallon taajuus, jonka ihmisen korvat voivat kuulla, on 20 Hz ～ 20 kHz. Kun taajuus on yli 20 kHz, ihmisen korva ei kuule sitä. Siksi kutsumme ääniaaltoa, jonka taajuus on yli 20 kHz 'ultraääniaalto '.

Ultraäänellä on vahva ohjaus ja se kulkee pitkän matkan ilmassa. Se heijastuu esteiden kohdalla. Siksi ihmiset käyttävät usein ultraääniaaltoa etäisyyden mittaamiseen.

Yleisin ultraäänien etäisyyden mittausmenetelmä on Echo -havaitsemismenetelmä. Ultraääni lähettimet säteilee ultraääniaaltoja tiettyyn suuntaan. Samanaikaisesti päästöjen kanssa ajastin alkaa ajoituksen. Ultraäänivastaanotin lopettaa ajoituksen heti, kun se vastaanottaa heijastuneet ultraääniaallot. Ultraääniaaltojen etenemisnopeus ilmassa on 340 m/s. Ajastimen tallentaman ajan mukaan etäisyys päästöpisteestä esteen pintaan voidaan laskea.

Ultraäänianturien tärkeimmät suorituskykyindikaattorit sisältävät:

(1) Työtaajuus. Työtaajuus on pietsosähköisen sirun resonanssitaajuus. Kun sen kahteen päähän kohdistetun vaihtojännitteen taajuus on yhtä suuri kuin sirun resonanssitaajuus, lähtöenergia on suurin ja herkkyys on myös korkein.

(2) työlämpötila. Koska pietsosähköisen materiaalin etäisyyspiste on yleensä suhteellisen korkea, erityisesti diagnoosin ultraäänikoetin käyttää pientä tehoa, joten työlämpötila on suhteellisen alhainen, ja se voi toimia pitkään ilman epäonnistumista. Lääketieteellisessä hoidossa käytetyn ultraäänikoettimen lämpötila on suhteellisen korkea, ja vaaditaan erillinen jäähdytyslaite.

(3) herkkyys. Se riippuu pääasiassa itse valmistuspiiristä, sähkömekaaninen kytkentäkerroin on suuri ja herkkyys on korkea.

Tieteen ja tekniikan nopean kehityksen myötä meille ei ole vaikea löytää ultraäänianturien soveltamista. Esimerkiksi kääntyvä tutka käyttää ultraääniaaltoja etäisyyden mittaamiseen pysäköinnin ja esteiden välttämisen toiminnan toteuttamiseksi. Manorshin insinööri suosittelee kolmea ultraäänianturia MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR ja MSW-A1840H12TR. Heillä on hyvä vakaus, suuri herkkyys ja suuri tarkkuus, ja markkinat ovat olleet sitä hyvin vastaan.