¿Qué son los sensores de transductores ultrasónicos?

Los sensores de transductores ultrasónicos se desarrollaron utilizando las características de las ondas ultrasónicas. Ultrasonic es una onda mecánica con una frecuencia de vibración más alta que las ondas de sonido. Es generado por la vibración del chip del transductor bajo la excitación del voltaje. Tiene alta frecuencia, longitud de onda corta, fenómeno de difracción pequeña, especialmente buena direccionalidad, y se puede dirigir a los rayos. Difusión y otras características. Las ondas ultrasónicas tienen una gran habilidad para penetrar líquidos y sólidos, especialmente en sólidos que son opacos a la luz solar. Puede penetrar en una profundidad de decenas de metros. Cuando la onda ultrasónica alcanza la impureza o la interfaz, producirá una reflexión significativa para formar un eco, y puede producir un efecto Doppler cuando llega a un objeto en movimiento. Los sensores desarrollados en función de las características ultrasónicas se llaman \"sensores ultrasónicos \" y se usan ampliamente en la industria, la defensa nacional y la biomedicina.

componente

Los transductores ultrasónicos se componen principalmente de obleas piezoeléctricas,Transductor de rango ultrasónicoPuede transmitir y recibir ondas ultrasónicas. Las sondas de ultrasonido de baja potencia se utilizan principalmente para la detección. Tiene muchas estructuras diferentes, que se pueden dividir en sonda recta (onda longitudinal), sonda oblicua (onda transversal), sonda de onda de superficie (onda de superficie), sonda de onda de cordero (onda de cordero), sonda dual (se transmite una sonda, una se recibe la sonda) Espere.

Rendimiento

El núcleo de la sonda ultrasónica es unSensor ultrasónico piezoeléctricoChip en su chaqueta de plástico o metal. Puede haber muchos tipos de materiales que conforman la oblea. El tamaño de la oblea, como el diámetro y el grosor también son diferentes, por lo que el rendimiento de cada sonda es diferente, debemos conocer su rendimiento antes de su uso. Los principales indicadores de rendimiento de los sensores ultrasónicos incluyen:

Frecuencia de trabajo

La frecuencia de trabajo es la frecuencia de resonancia de la oblea piezoeléctrica. Cuando la frecuencia del voltaje de CA aplicado a ambos extremos de ella es igual a la frecuencia de resonancia del chip, la energía de salida será la más alta, y la sensibilidad será la más alta.

Temperatura de funcionamiento

Dado que el punto de curie de materiales piezoeléctricos es generalmente relativamente alto, especialmente para las sondas ultrasónicas para el diagnóstico

Sensor ultrasónico

El poder es pequeño, por lo que la temperatura de trabajo es relativamente baja, y puede funcionar durante mucho tiempo sin fallas. La temperatura de las sondas de ultrasonido médica es relativamente alta y requiere un equipo de refrigeración separado.

Sensibilidad

Principalmente depende de la oblea manufacturera. El coeficiente de acoplamiento electromecánico es grande y la sensibilidad es alta; Por el contrario, la sensibilidad es baja.

Directividad

Rango de detección de sensores ultrasónicos

aplicación principal

La tecnología de detección ultrasónica se aplica en diferentes aspectos de la práctica de producción, y la aplicación médica es su una de las aplicaciones principales de los sensores ultrasónicos, lo siguiente utiliza el medicamento como ejemplo para ilustrar la aplicación de la tecnología de detección de ultrasonidos. La aplicación del transductor ultrasónico piezoeléctrico en medicina es principalmente para diagnosticar enfermedades, y se ha convertido en un método de diagnóstico indispensable en la medicina clínica. Las ventajas del diagnóstico de ultrasonido son: sin dolor, sin daños al examinado, método simple, imágenes claras, alta precisión de diagnóstico, etc. Por lo tanto, es fácil de promover y es bienvenido por trabajadores médicos y pacientes. El diagnóstico de ultrasonido se puede basar en diferentes principios médicos. Echemos un vistazo a uno de los llamados métodos de tipo a-tipo. Este método utiliza el reflejo de las ondas ultrasónicas. Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en el tejido humano y encuentran dos interfaces de medios con diferentes impedancias acústicas, se generan ecos reflejados en la interfaz. Cada vez que se encuentra una superficie reflectante, el ECHO se muestra en la pantalla del osciloscopio, y la diferencia de impedancia entre las dos interfaces también determina la amplitud del eco. En la industria, las aplicaciones típicas de los ultrasonidos son pruebas no destructivas de metales y medición de espesor ultrasónico. En el pasado, se obstaculizaron muchas tecnologías porque no pudieron detectar el interior de los tejidos del objeto. La aparición de la tecnología de detección ultrasónica cambió esta situación. Por supuesto, los sensores más ultrasónicos están instalados de forma fija en diferentes dispositivos para \"detenidamente\", detectan las señales que las personas necesitan. En la aplicación de sensores ultrasónicos en el futuro, la ecografía se combinará con la tecnología de la información y la tecnología de material nueva, y aparecerán más sensores ultrasónicos inteligentes y altamente sensibles.

Aplicación tecnológica del sensor de distancia ultrasónico.

Las ondas ultrasónicas tienen una gran capacidad para penetrar líquidos y sólidos, especialmente en sólidos opacos, donde pueden penetrar a una profundidad de decenas de metros. Cuando la onda ultrasónica alcanza la impureza o la interfaz, producirá una reflexión significativa para formar un eco, y puede producir un efecto Doppler cuando llega a un objeto en movimiento. Por lo tanto, las pruebas ultrasónicas se usan ampliamente en la industria, la defensa nacional, la biomedicina, etc. Los sensores de distancia ultrasónica se pueden usar ampliamente en el monitoreo del nivel (nivel de líquido), el robot anti-colisión, varios interruptores de proximidad ultrasónica y las alarmas antirrobo y otras alarmas antirrobo y otros relacionados los campos. Son confiables en el trabajo, fácil de instalar, impermeable, ángulo de lanzamiento pequeño, alta sensibilidad, es conveniente conectarse con instrumentos de pantalla industrial, y también se proporcionan sondas con ángulos de lanzamiento más grandes.

Aplicación concreta

1. El sensor ultrasónico puede detectar el estado del contenedor. Cuando el sensor ultrasónico se instala en la parte superior del tanque de fusión de plástico o la cámara de pellets de plástico, cuando se emiten ondas de sonido en el contenedor, el estado del contenedor se puede analizar en consecuencia, como completas, vacías o medias.

2. Los sensores ultrasónicos se pueden usar para detectar objetos transparentes, líquidos, cualquier material denso con superficies rugosas, lisas y ligeras, y objetos irregulares. Pero no es adecuado para al aire libre, ambiental o tanque de presión y objetos de espuma.

3. Los sensores ultrasónicos se pueden usar en plantas de procesamiento de alimentos para realizar un sistema de control de bucle cerrado para la detección de envases de plástico. Con la nueva tecnología, puede detectarse en el anillo húmedo, como la lavadora de botellas, el entorno de ruido y el entorno con cambios extremos de temperatura.

Los sensores de 4.ultrasónicos se pueden usar para detectar el nivel de líquido, detectar objetos y materiales transparentes, la tensión de control y mide distancias, principalmente para envases, fabricación de botellas, manejo de materiales, inspección de carbón, procesamiento de plástico y industrias de automóviles. Los sensores ultrasónicos se pueden usar para el monitoreo del proceso para mejorar la calidad del producto, detectar defectos, determinar la presencia y otros aspectos. Utilizando la tecnología de sensor ultrasónica para evitar pedaleo incorrecto. Nissan ha desarrollado una función para evitar que el vehículo se acelere accidentalmente, pisando el acelerador cuando el freno está a punto de ser intervenido. Cuando use cámaras y sensores ultrasónicos para inferir la situación de \"estacionamiento en el estacionamiento\", si el conductor forzará los frenos al pasar el acelerador. Esta tecnología está programada para ponerse en uso práctico dentro de 2 a 3 años. La tecnología de sensor ultrasónica se desarrolló para evitar accidentes causados ​​por pisar el freno y el acelerador incorrectos cuando estacionan en un estacionamiento.

La tecnología se realiza utilizando cuatro cámaras equipadas con una en la parte delantera, trasera, izquierda y derecha del vehículo, y ocho sensores ultrasónicos en el parachoques delantero y el parachoques trasero. Las cuatro cámaras utilizan la cámara \"Surround View Pantalla\" que muestra la vista de pájaro de los alrededores del vehículo. Use la cámara para reconocer las líneas blancas para inferir que el automóvil está en el estacionamiento, y use el sensor ultrasónico para medir la distancia entre el automóvil y los obstáculos que rodean para determinar el tiempo de frenado. La prevención de accidentes causados ​​por el paso del freno incorrecto y el acelerador se implementa en dos pasos. Cuando el conductor quiere detenerse en el estacionamiento, si pisa el acelerador, primero reduce la velocidad de velocidad de arrastre, usa el icono en el tablero de instrumentos para indicar peligro, y suena una alarma. Si el conductor continúa pisando el acelerador y está a punto de golpear una pared u otros objetos, el freno será forzado. El tiempo de frenado. El auto puede detenerse cuando está a unos 20 a 30 cm de distancia del obstáculo.

Principio de funcionamiento

La gente puede escuchar que el sonido se produce por la vibración del objeto, y su frecuencia está dentro del rango de 20Hz-20KHz Sensor ultrasónico, más de 20 kHz se llama ultrasónico, y por debajo de 20Hz se llama infraesonido. La frecuencia ultrasónica comúnmente utilizada varía de decenas de kHz a decenas de MHz. El ultrasonido es un tipo de oscilación mecánica en medio elástico, que tiene dos formas: oscilación transversal (onda transversal) y oscilación longitudinal (onda longitudinal). La aplicación en la industria adopta principalmente la oscilación longitudinal. Las ondas ultrasónicas pueden propagarse en gases, líquidos y sólidos, y sus velocidades de propagación son diferentes. Además, también cuenta con fenómenos de refracción y reflexión, y atenuación durante la propagación. La frecuencia de las ondas ultrasónicas que se propagan en el aire es baja, generalmente decenas de kHz, mientras que en sólidos y líquidos, la frecuencia puede ser mayor. La atenuación es más rápida en el aire, mientras que se extiende en líquido y sólido, la atenuación es pequeña, y la propagación es más larga. Utilizando las características de las ondas ultrasónicas, se puede hacer en varios sensores ultrasónicos, equipados con diferentes circuitos, y se convierten en diversos instrumentos y dispositivos de medición ultrasónica, y se usan ampliamente en comunicación, aparatos médicos y otros aspectos.

Los materiales principales deSensores de transductores de distancia ultrasónicason el cristal piezoeléctrico (electrocricción) y la aleación de níquel-hierro-aluminio (magnetostricción). Los materiales electrocrictivos incluyen el titanato de circonncia de plomo (PZT) y así sucesivamente. El sensor ultrasónico compuesto por cristal piezoeléctrico es un sensor reversible. Puede convertir la energía eléctrica en la oscilación mecánica para generar ondas ultrasónicas. Al mismo tiempo, cuando recibe ondas ultrasónicas, también puede convertirse en energía eléctrica, por lo que se puede dividir en transmisores o receptores. Algunos sensores ultrasónicos se pueden utilizar para el envío y la recepción. Solo los pequeños sensores ultrasónicos se introducen aquí. Hay una ligera diferencia entre el envío y la recepción. Es adecuado para la transmisión en el aire, y la frecuencia de trabajo es generalmente de 23-25 ​​kHz y 40-45kHz. Este tipo de sensor ultrasónico es adecuado para rango, control de sensores ultrasónicos, antirrobo y otros fines. Hay T / R-40-60, T / R-40-12, etc. (donde T significa enviar, R significa recibir, 40 significa que la frecuencia es de 40 kHz, 16 y 12 significa su diámetro exterior, en milímetros). También hay un sensor ultrasónico sellado. Su característica es que es impermeable (pero no se puede poner en el agua), puede usarse como un nivel de nivel y un interruptor de proximidad, y su rendimiento es mejor. Hay tres tipos básicos de aplicaciones ultrasónicas, el tipo de transmisión se usa para el control remoto, la alarma antirrobo, la puerta automática, el interruptor de proximidad, el tipo de reflexión separado se usa para la medición de la distancia, el nivel de líquido o el nivel de material; El tipo de reflexión se utiliza para la detección de fallas de material, la medición del espesor, etc.. Se compone de un sensor de envío (o transmisor de onda), recepción del sensor (o receptor de onda), parte de la pieza de control y la fuente de alimentación. El sensor del transmisor se compone de un transmisor y un transductor de vibrador de cerámica con un diámetro de aproximadamente 15 mm. La función del transductor es convertir la energía de vibración eléctrica del vibrador cerámico en súper energía y irradiarse al aire; Mientras que el sensor de recepción está compuesto por un transductor de vibrador cerámico compuesto con un circuito amplificador, el transductor recibe la onda para producir vibración mecánica, lo convierte en energía eléctrica, como la salida del receptor del sensor, para detectar el super transmitido. En el uso real, también se puede usar el vibrador de cerámica utilizado como el sensor de transmisión. Se utiliza como vibrador de cerámica para la compañía sensor del receptor. La parte de control controla principalmente la frecuencia de la cadena de pulso, el ciclo de trabajo, la modulación y el conteo escaso, y la distancia de detección enviada por el transmisor.

Programa de trabajo

Si envía un cristal cerámico piezoeléctrico (oscilador de cristal doble) con una frecuencia de resonancia de 40 kHz en el sensor. El sensor ultrasónico aplica un voltaje de alta frecuencia de 40 kHz, y la lámina de cerámica piezoeléctrica se expande y los contrates de acuerdo con la polaridad de la alta. Voltaje de frecuencia, y luego enviando ondas ultrasónicas de frecuencia de 40 kHz, que se propagan en forma de densidad (el grado de densidad puede ser modulado por el circuito de control), y pasarlo al receptor de onda. El receptor utiliza el principio del efecto piezoeléctrico utilizado por el sensor de presión, es decir, aplicando presión sobre el elemento piezoeléctrico para hacer que el elemento piezoeléctrico se tense, luego un seno de 40 kHz con un polo \"+ \".\"- \" polo en el otro voltaje lateral. Debido a que la amplitud del voltaje de alta frecuencia es pequeño, debe ser amplificado. Los sensores ultrasónicos permiten que el conductor retroceda de manera segura. El principio es detectar cualquier obstáculo en o cerca del camino de respaldo y emitir una advertencia en el tiempo. La detección diseñada de transductor de distancia ultrasónica puede proporcionar a la misma hora las advertencias de sonido y ligeras audibles al mismo tiempo. La advertencia indica que se detectan la distancia y la dirección de los obstáculos en la zona ciega. De esta manera, si estaciona o conduce en un lugar estrecho, con la ayuda del sistema de detección de alarma de obstáculos de inversión, la presión psicológica del conductor se reducirá, y el conductor puede tomar las acciones necesarias con facilidad.

Modo operativo

El sensor ultrasónico utiliza el medio de onda acústica ultrasónica para llevar a cabo la detección de no contacto y sin desgaste del objeto detectado. El sensor ultrasónico puede detectar objetos transparentes o de colores, objetos metálicos o no metálicos, sustancias sólidas, líquidas y polvorientas. Su desempeño de detección no se ve afectado por ninguna condición ambiental, incluidos ambientes de humo y polvo y días lluviosos.