Comment fonctionnent les capteurs à ultrasons?

Les capteurs à ultrasons sont des dispositifs qui convertissent les signaux ultrasoniques en autres signaux d'énergie (généralement des signaux électriques) pour mesurer la distance entre le capteur et l'objet cible. L'onde à ultrasons est une onde mécanique avec une fréquence de vibration supérieure à 20 kHz et elle a les caractéristiques de la longueur d'onde courte, une longueur d'onde courte, un petit phénomène de diffraction, en particulier une bonne directivité, qui peut devenir des rayons et se propager dans le sens directionnel.

Le capteur à ultrasons peut être utilisé comme capteur de distance à ultrasons pour mesurer la distance d'un objet cible, détecter la présence et le mouvement de l'objet en appliquant les signaux électriques au transducteur céramique de 40 kHz (transmetteur) pour transmettre des ondes ultrasoniques et convertir le son réfléchi en signaux électriques (voir l'image).

Une paire de capteurs à ultrasons est composée d'un émetteur et d'un récepteur qui sont disponibles sous forme d'unités distinctes ou intégrés ensemble en tant qu'unité unique. L'image ci-dessous montre l'émetteur et récepteur ultrasoniques de 40 kHz manorshi. (Vous pouvez trouver plus d'informations sur le site Web de Manorshi: www.manorshi.com )

Fonctionnement des capteurs à ultrasons

L'émetteur à ultrasons utilise un cristal piézocéramique attaché avec une feuille de métaux coniques. Lorsqu'une tension électrique est appliquée au piézocéramique, il vibre avec une expansion et une contraction continues. En conséquence, selon la propriété du matériau piézoélectrique, des ondes ultrasoniques sont générées qui se propagent directement en raison de la forme conique du résonateur.

Les récepteurs à ultrasons travaillent sur le concept opposé exact. Lorsque l'onde à ultrasons traverse le résonateur, le vibrateur connecté (plaque métallique) vibre. En collant la vibration du disque céramique piézoélectrique au vibrateur, un courant est généré en fonction des caractéristiques du matériau en céramique piézoélectrique. Ce courant est en outre tiré des deux pistes externes.

En bref, les capteurs à ultrasons peuvent à la fois transmettre et recevoir des ondes à ultrasons. Lors de la transmission d'ondes à ultrasons, il convertit l'énergie électrique en ondes ultrasoniques; Lors de la réception d'échos, il convertit la vibration des ondes ultrasoniques en signaux électriques, il est donc appelé 'transducteur ultrasonique '.

Caractéristiques de performance des capteurs à ultrasons

En raison des caractéristiques structurelles de la tranche piézoélectrique circulaire, les ondes ultrasoniques émises ont une certaine directivité et la coupe transversale du faisceau est similaire à une ellipse, de sorte que la plage de détection est limitée. L'angle de détection du plan horizontal est de 120 degrés et l'angle de détection du plan vertical est de 60 degrés.

Caractéristiques des capteurs à ultrasons

1. Structure simple et fabrication pratique;

2. Pas facilement interféré par les champs électromagnétiques environnementaux;

3. L'échographie n'est pas sensible à la lumière et à la couleur, et peut être utilisée pour identifier des objets transparents et mal réfléchissants.