O que é um sensor transdutor ultra-sônico?

Ultrasonic.dIstancetRansducer.ssão sensores desenvolvidos usando as características das ondas ultra-sônicas. O ultra-sônico é uma onda mecânica com uma maior frequência de vibração do que as ondas sonoras. É gerado pela vibração do chip transdutor sob a excitação de tensão. Tem alta frequência, comprimento de onda curto, pequeno fenômeno de difração, especialmente uma boa diretividade e pode ser direcionado para raios. Disseminação e outras características. O ultra-som tem uma grande capacidade de penetrar líquidos e sólidos, especialmente em sólidos que são opacos à luz do sol. Pode penetrar em uma profundidade de dezenas de metros. Quando a onda ultra-sônica atinge a impureza ou a interface, ela produzirá uma reflexão significativa para formar um eco, e pode produzir um efeito Doppler quando atinge um objeto em movimento. Os sensores desenvolvidos com base em características ultra-sônicas são chamados \"sensores ultrassônicos \" e são amplamente utilizados na indústria, defesa nacional e biomedicina.

componente

A sonda ultra-sônica é composta principalmente de bolachas piezoelétricas, que podem transmitir e receber ondas ultrassônicas. As sondas de ultra-som de baixa potência são usadas principalmente para detecção. Tem muitas estruturas diferentes, que podem ser divididas em sonda reta (onda longitudinal), sonda oblíqua (onda transversal), sonda de ondas de superfície (onda de superfície), sonda de ondas de cordeiro (onda de cordeiro), sonda dupla (uma sonda é transmitida, um Sonda é recebida) Espere.

atuação

O núcleo da sonda ultrassônica é um chip de sensor ultra-sônico em sua jaqueta de plástico ou metal. Pode haver muitos tipos de materiais que compõem a bolacha. O tamanho da bolacha, como diâmetro e espessura também são diferentes, portanto, o desempenho de cada sonda é diferente, devemos conhecer seu desempenho antes de usar. Os principais indicadores de desempenho de sensores ultrassônicos.

Freqüência de trabalho

A frequência de trabalho é a frequência de ressonância da bolacha piezoelétrica. Quando a frequência da tensão CA aplicada às suas duas extremidades é igual à frequência ressonante do chip, a energia de saída é máxima, e a sensibilidade também é alta.

Temperatura de operação

Como o ponto de curie de materiais piezoelétricos é geralmente relativamente alto, especialmente o sensor ultrassônico usado para diagnósticos tem baixa potência, de modo que a temperatura de trabalho é relativamente baixa, e pode funcionar por um longo tempo sem falha. A temperatura de sondas de ultrassonografia médica é relativamente alta e requer equipamento separado de refrigeração. A sensibilidade depende principalmente da própria bolacha de fabricação. O coeficiente de acoplamento eletromecânico é grande e a sensibilidade é alta; Pelo contrário, a sensibilidade é baixa. A faixa de detecção do sensor ultra-sônico direcional.

aplicação principal

A tecnologia de detecção ultra-sônica é aplicada em diferentes aspectos da prática de produção e aplicações médicas são uma das principais aplicações de seus sensores ultrassônicos. O seguinte usa medicamento como exemplo para ilustrar a aplicação da tecnologia de detecção ultra-sônica. A aplicação de ultra-som na medicina é principalmente para diagnosticar doenças, e tornou-se um método diagnóstico indispensável no medicamento clínico. As vantagens do diagnóstico de ultrassonografia são: sem dor, sem danos ao examinado, método simples, imagem clara, alta precisão diagnóstica, etc. Portanto, é fácil promover e é bem-vinda por trabalhadores médicos e pacientes. O diagnóstico de ultra-som pode ser baseado em diferentes princípios médicos. Vamos dar uma olhada em um dos métodos fornecidos representativos. Este método usa o reflexo de ondas ultra-sônicas. Quando ondas ultra-sônicas se propagam no tecido humano e encontram duas interfaces de mídia com diferentes impedâncias acústicas, ecos refletidos são gerados na interface. Toda vez que uma superfície refletora é encontrada, o eco é exibido na tela do osciloscópio, e a diferença de impedância entre as duas interfaces também determina a amplitude do eco. Na indústria, as aplicações típicas de ultra-sônico são testes não destrutivos de metais e medição de espessura ultra-sônica. No passado, muitas tecnologias foram impedidas pela incapacidade de detectar o interior dos tecidos do objeto. O surgimento da tecnologia de detecção ultra-sônica mudou esta situação. Claro, mais sensores ultra-sônicos estão fixamente instalados em diferentes dispositivos para \"silenciosamente \" detectar os sinais de que as pessoas precisam. Na futura aplicação de sensores ultrassônicos, a ultrassonografia será combinada com a tecnologia da informação e a nova tecnologia de material, e sensores ultra-sônicos mais inteligentes e altamente sensíveis serão exibidos.

Aplicação de tecnologia de sensor de distância ultra-sônica

Ondas ultra-sônicas têm uma grande capacidade de penetrar líquidos e sólidos, especialmente em sólidos opacos, onde podem penetrar em uma profundidade de dezenas de metros. Quando a onda ultra-sônica atinge a impureza ou a interface, ela produzirá uma reflexão significativa para formar um eco, e pode produzir um efeito Doppler quando atinge um objeto em movimento. Portanto, os testes ultra-sônicos são amplamente utilizados na indústria, defesa nacional, biomedicina, etc. Os sensores de distância ultra-sônica podem ser amplamente utilizados no monitoramento de nível (nível líquido), anti-colisão do robô, várias opções de proximidade ultra-sônica e alarmes anti-roubo e outros alarmes relacionados Campos. Eles são confiáveis ​​no trabalho, fáceis de instalar, impermeável, ângulo de lançamento pequeno, alta sensibilidade, é conveniente se conectar com instrumentos de exibição industrial, e sondas com ângulos de lançamento maiores também são fornecidos.

1. O sensor ultra-sônico pode detectar o status do contêiner. Quando o sensor ultra-sônico é instalado na parte superior do tanque de fusão de plástico ou da câmara de pellet plástica, quando as ondas sonoras são emitidas no recipiente, o status do recipiente pode ser analisado em conformidade, como completo, vazio ou meio cheio.

2. Os sensores ultra-sônicos podem ser usados ​​para detectar objetos transparentes, líquidos, quaisquer materiais densos com superfícies ásperas, suaves e leves e objetos irregulares. Mas não é adequado para ambiente externo, quente ou tanque de pressão e objetos de espuma.

3. Os sensores ultra-sônicos podem ser usados ​​em plantas de processamento de alimentos para realizar um sistema de controle de loop fechado para detecção de embalagens de plástico. Com a nova tecnologia, pode detectar no anel úmido, como a máquina de lavar garrafa, o ambiente de ruído e o ambiente com mudanças extremas de temperatura.

4. Os sensores ultra-sônicos podem ser usados ​​para detectar o nível de líquido, detectar objetos transparentes e materiais, tensão de controle e distâncias de medida, principalmente para embalagens, fabricação de garrafas, manuseio de materiais, inspeção de carvão, processamento de plástico e indústrias de automóveis. Os sensores ultra-sônicos podem ser usados ​​para monitoramento de processos para melhorar a qualidade do produto, detectar defeitos, determinar a presença e outros aspectos.

Usando a tecnologia do sensor ultra-sônico para evitar o pedal errado, a Nissan desenvolveu uma função para impedir que o veículo acelere acidentalmente pisando no acelerador quando o freio está prestes a ser pisado. Ao usar câmeras e sensores ultra-sônicos para inferir a situação de \"estacionamento em um estacionamento \", se o motorista entrar no acelerador, ele forçará os freios. Esta tecnologia está programada para ser colocada em uso prático dentro de 2 a 3 anos. A tecnologia do sensor ultra-sônico foi desenvolvida para evitar acidentes causados ​​por pisar no freio errado e acelerador ao estacionar em um estacionamento. A tecnologia é realizada usando quatro câmeras equipadas com uma na frente, traseira, esquerda e direita do veículo, e oito sensores ultra-sônicos no pára-choque dianteiro e no pára-choque traseiro. As quatro câmeras continuam a usar a câmera \"Visualização Surround \" que exibe a visão panorâmica do entorno do veículo. Use a câmera para reconhecer linhas brancas para inferir que o carro está no estacionamento e use o sensor ultrassônico para medir a distância entre o carro e os obstáculos circundantes para determinar o tempo de frenagem. A prevenção de acidentes causados ​​por pisar no freio e acelerador erradas é implementado em duas etapas. Quando o motorista quer parar no estacionamento, se ele entrar no acelerador, ele reduz a velocidade para a velocidade rastejante, usa o ícone no painel para indicar o perigo e soa um alarme. Se o motorista continuar a pisar no acelerador e estiver prestes a acertar uma parede ou outros objetos, o freio será forçado. O tempo de frenagem é * O carro pode parar quando é de cerca de 20 a 30 cm de distância do obstáculo.

princípio de trabalho

As pessoas podem ouvir o som é produzido pela vibração do objeto, e sua frequência está dentro do alcance do sensor ultra-sônico de 20Hz-20khz, mais de 20kHz é chamado de ultra-sônico, e abaixo de 20Hz é chamado de infra-transmitente. A freqüência ultra-sônica comumente usada varia de dezenas de KHz a dezenas de MHz. O ultra-som é um tipo de oscilação mecânica no meio elástico, que tem duas formas: oscilação transversal (onda transversal) e oscilação longitudinal (onda longitudinal). A aplicação na indústria adota principalmente a oscilação longitudinal. Ondas ultra-sônicas podem se propagar em gases, líquidos e sólidos, e suas velocidades de propagação são diferentes. Além disso, também tem fenômenos de refração e reflexão e atenuação durante a propagação. A frequência de ondas ultra-sônicas propagando-se no ar é baixa, geralmente dezenas de kHz, enquanto em sólidos e líquidos, a frequência pode ser maior. A atenuação é mais rápida no ar, enquanto se espalha em líquido e sólido, a atenuação é pequena, e o spread é mais longo. Utilizando as características do ultra-som, pode ser feita em vários sensores ultrassônicos, equipados com diferentes circuitos e transformados em vários instrumentos e dispositivos de medição ultra-sônica, e são amplamente utilizados em comunicação, eletrodomésticos e outros aspectos.

Os principais materiais deSensor de transdutor ultra-sônico. são cristal piezoelétrico (eletrosstrição) e liga de níquel-ferro-alumínio (magnetostrição). Materiais eletrostrictivos incluem o titanato de zirconato de chumbo (PZT) e assim por diante. O sensor ultrassônico composto por cristal piezoelétrico é um sensor reversível. Pode converter energia elétrica em oscilação mecânica para gerar ondas ultrassônicas. Ao mesmo tempo, quando recebe ondas ultra-sônicas, também pode ser convertida em energia elétrica, para que possa ser dividida em transmissores ou receptores. Alguns sensores ultra-sônicos podem ser usados ​​para envio e recebimento. Apenas pequenos sensores ultra-sônicos são introduzidos aqui. Há uma ligeira diferença entre o envio e recebimento. É adequado para transmissão no ar, e a frequência de trabalho é geralmente 23-25KHz e 40-45khz. Este tipo de sensor é adequado para sensores de faixas e ultra-sônicas, anti-roubo e outros fins. Há T / R-40-60, T / R-40-12, etc. (em que significa envio, r significa receber, 40 significa que a frequência é de 40kHz, 16 e 12 significa seu diâmetro externo, em milímetros). Há também um sensor ultra-sônico selado (tipo MA40EI). Sua característica é que é à prova d'água (mas não pode ser colocada na água), pode ser usada como um nível de material e interruptor de proximidade, e seu desempenho é melhor. Existem três tipos básicos de aplicativos ultra-sônicos, tipo de transmissão é usado para controle remoto, alarme anti-roubo, porta automática, interruptor de proximidade, etc.; O tipo de reflexão separado é usado para medição de distância, nível de líquido ou nível de material; O tipo de reflexão é usado para detecção de falhas materiais, medição de espessura, etc.

É composto por envio do sensor (ou transmissor de onda), recebendo sensor (ou receptor de onda), parte de controle e parte da fonte de alimentação. O sensor transmissor é composto por um transmissor e um transdutor de vibrador cerâmico com um diâmetro de cerca de 15 mm. A função do transdutor é converter a energia de vibração elétrica do vibrador cerâmico em super energia e irradiar para o ar; Enquanto o sensor de recebimento é composto por umpTransdutor ultra-sônico iezoelétrico.Composto por um circuito do amplificador, o transdutor recebe a onda para produzir vibração mecânica, converte-a em energia elétrica, como a saída do receptor do sensor, de modo a detectar o Super Transmitido. No uso real, o vibrador cerâmico usado como sensor de transmissão também pode ser usado. Usado como vibrador de cerâmica para a empresa sensor do receptor. A parte de controle controla principalmente a frequência da cadeia de pulso, o ciclo de serviço, a modulação esparsa e a contagem e a distância de detecção enviadas pelo transmissor.

Programa de trabalho

Se uma tensão de alta frequência de 40KHz for aplicada à folha cerâmica piezoelétrica (sensor ultra-sônico de cristal duplo) com uma frequência de ressonância de 40kHz no sensor de transmissão, a folha cerâmica piezoelétrica se expandirá e contratará de acordo com a polaridade da alta frequência aplicada Voltagem e, em seguida, transmitir a frequência de 40kHz A onda ultrassônica é transmitida na forma de densidade e densidade (o grau de densidade pode ser modulado pelo circuito de controle) e é transmitido ao receptor de ondas. O receptor usa o princípio do efeito piezoelétrico usado pelo sensor de pressão, isto é, aplicando pressão no elemento piezoelétrico para fazer com que o elemento piezoelétrico se esforça, depois um seno de 40kHz com um poste \"+ \" de um lado e\"- \" pólo na outra tensão lateral. Porque a amplitude da tensão de alta frequência é pequena, ela deve ser amplificada. Os sensores ultra-sônicos permitem que o motorista faça backup com segurança. O princípio é detectar quaisquer obstáculos ou perto do caminho de apoio e emitir um aviso no tempo. O sistema de detecção projetado pode fornecer avisos sonoros e visuais de som e luz ao mesmo tempo. O aviso indica que a distância e a direção dos obstáculos na zona cega são detectadas. Desta forma, estacionar ou dirigir em um local estreito, com a ajuda do sistema de detecção de alarme de obstáculo de reversão, a pressão psicológica do motorista será reduzida, e o motorista pode tomar as ações necessárias com facilidade.

Modo operacional

O sensor ultra-sônico usa o meio de onda acústica para realizar a detecção sem contato e desgaste do objeto detectado. Sensor ultrasônico. Os sensores ultra-sônicos podem detectar objetos transparentes ou coloridos, objetos de metal ou não-metal, substâncias sólidas, líquidas e pulverulentas. Seu desempenho de detecção dificilmente é afetado por quaisquer condições ambientais, incluindo ambientes de fumaça e poeira e dias chuvosos.