Senzor cu ultrasunete

        Senzorii cu ultrasunete sunt senzori dezvoltați folosind caracteristicile ecografiei. Senzorii cu ultrasunete sunt senzori care transformă semnalele cu ultrasunete în alte semnale energetice (de obicei semnale electrice). Ecografia este o undă mecanică cu o frecvență de vibrație mai mare de 20kHz. Are caracteristicile de frecvență înaltă, lungime de undă scurtă, fenomen de difracție mică, în special o directivitate bună și poate fi propagarea de raze și direcționare. Ecografia are o capacitate excelentă de a pătrunde în lichide și solide, în special în solidele care sunt opace pentru lumina soarelui. Undele cu ultrasunete care întâlnesc impurități sau interfețe vor produce reflecții semnificative pentru a forma ecouri reflectate, iar atingerea obiectelor în mișcare poate produce efect Doppler. Senzorii cu ultrasunete sunt utilizați pe scară largă în industrie, apărare națională, biomedicină etc.

Dispozitivul care îndeplinește această funcție este un senzor cu ultrasunete, care este numit în mod tradițional un traductor cu ultrasunete sau o sondă cu ultrasunete.

Principalii indicatori de performanță ai senzorilor cu ultrasunete

Nucleul unei sonde cu ultrasunete este un cip piezoelectric în sacoul său din plastic sau metal. Pot exista multe tipuri de materiale care constituie placa. Mărimea plafonului, cum ar fi diametrul și grosimea sunt, de asemenea, diferite, astfel încât performanța fiecărei sonde este diferită, trebuie să înțelegem performanța acesteia înainte de utilizare. Principalii indicatori de performanță ai senzorilor cu ultrasunete includ:

    (1) Frecvența de lucru. Frecvența de funcționare este frecvența de rezonanță a plafonului piezoelectric. Atunci când frecvența tensiunii de curent alternativ aplicată acesteia este egală cu frecvența de rezonanță a cipului, energia de ieșire este cea mai mare, iar sensibilitatea este, de asemenea, cea mai mare.

    (2) Temperatura de lucru. Deoarece punctul Curie al materialelor piezoelectrice este, în general, relativ ridicat, mai ales atunci când sonda cu ultrasunete pentru diagnostic folosește mai puțină putere, temperatura de lucru este relativ scăzută și poate funcționa mult timp fără eșec. Sondele cu ultrasunete medicale au temperaturi relativ ridicate și necesită echipamente de refrigerare separate.

    (3) Sensibilitate. Depinde în principal de placa de fabricație în sine. Coeficientul de cuplare electromecanică este mare, iar sensibilitatea este ridicată; În caz contrar, sensibilitatea este scăzută.

Structura și principiul de lucru

    Când tensiunea este aplicată la ceramica piezoelectrică, va apărea deformarea mecanică cu modificări ale tensiunii și frecvenței. Pe de altă parte, când ceramica piezoelectrică este vibrată, se generează o încărcare. Folosind acest principiu, atunci când un semnal electric este aplicat unui vibrator compus din două ceramice piezoelectrice sau o ceramică piezoelectrică și o foaie metalică, un așa-numit element Bimorph, undele ultrasonice sunt emise din cauza vibrațiilor de îndoire. În schimb, atunci când se aplică vibrația ultrasonică pe un element BIMorph, este generat un semnal electric. Pe baza efectelor de mai sus, ceramica piezoelectrică poate fi utilizată ca senzori cu ultrasunete.

    Ca un senzor cu ultrasunete, un vibrator compus este fixat flexibil pe bază. Vibratorul compozit este o combinație între un rezonator și un vibrator cu element piezoelectric bimorf compus dintr -o foaie metalică și o foaie ceramică piezoelectrică. Resonatorul are forma unei trompete, scopul este de a radia eficient undele cu ultrasunete generate din cauza vibrațiilor și de a concentra eficient undele ultrasonice din partea centrală a vibratorului.

    Avantajele senzorului cu ultrasunete: Rezoluția longitudinală este ridicată și poate identifica obiecte de reflecție transparente, translucide și difuze; Potrivit în special pentru măsurarea fără contact în condiții întunecate, umede și alte condiții dure; Pe baza sistemului de detectare a senzorului cu ultrasunete, este ușor să realizăm miniaturizarea și integrarea.