Was ist ein Ultraschall -Wandlersensor?

UltrasonischdISTANCEtRansducerswerden Sensoren unter Verwendung der Eigenschaften von Ultraschallwellen entwickelt. Ultraschall ist eine mechanische Welle mit einer höheren Schwingungsfrequenz als Schallwellen. Es wird durch die Schwingung des Wandlerchips unter der Anregung der Spannung erzeugt. Es weist eine hohe Frequenz, eine kurze Wellenlänge, ein kleines Beugungsphänomen, insbesondere eine gute Richtfähigkeit, auf Strahlen auf. Verbreitung und andere Eigenschaften. Ultraschall hat eine große Fähigkeit, Flüssigkeiten und Feststoffe zu durchdringen, insbesondere in Feststoffen, die für Sonnenlicht undurchsichtig sind. Es kann in eine Tiefe von Zehn Metern eindringen. Wenn die Ultraschallwelle die Unreinheit oder die Grenzfläche trifft, erzeugt sie eine signifikante Reflexion, um ein Echo zu bilden, und kann einen Doppler -Effekt erzeugen, wenn sie ein sich bewegendes Objekt trifft. Sensoren, die auf Ultraschallmerkmalen entwickelt wurden, werden als \"Ultraschallsensoren\" bezeichnet und werden in der Industrie, der nationalen Verteidigung und der Biomedizin häufig verwendet.

Komponente

Die Ultraschallsonde besteht hauptsächlich aus piezoelektrischen Wafern, die Ultraschallwellen übertragen und empfangen können. Ultraschalluntersuchungen mit geringer Leistung werden hauptsächlich zur Erkennung verwendet. Es hat viele verschiedene Strukturen, die in eine geraden Sonde (Längswelle), schräge Sonde (Querwelle), Oberflächenwellensonde (Oberflächenwelle), Lammwellensonde (Lammwelle), Dual -Sonde (eine Sonde wird übertragen, eine, unterteilt werden kann Sonde wird empfangen) Warten Sie.

Leistung

Der Kern der Ultraschallsonde ist ein Ultraschallsensorchip in seiner Kunststoff- oder Metallmantel. Es kann viele Arten von Materialien geben, aus denen sich der Wafer ausmacht. Die Größe des Wafers wie Durchmesser und Dicke ist ebenfalls unterschiedlich, sodass die Leistung jeder Sonde unterschiedlich ist. Wir müssen ihre Leistung vor der Verwendung kennen. Die Hauptleistungsindikatoren für Ultraschallsensoren.

Arbeitsfrequenz

Die Arbeitsfrequenz ist die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Wafers. Wenn die Frequenz der Wechselspannung auf ihre beiden Enden gleich der Resonanzfrequenz des Chips ist, ist die Ausgangsenergie maximal und die Empfindlichkeit auch hoch.

Betriebstemperatur

Da der Curie -Punkt von piezoelektrischen Materialien im Allgemeinen relativ hoch ist, ist insbesondere der Ultraschallsensor, der für die Diagnostik verwendet wird, eine geringe Leistung, sodass die Arbeitstemperatur relativ niedrig ist und es für eine lange Zeit ohne Ausfall funktionieren kann. Die Temperatur der medizinischen Ultraschallsonden ist relativ hoch und erfordert separate Kühlgeräte. Die Empfindlichkeit hängt hauptsächlich vom Fertigungswafer selbst ab. Der elektromechanische Kopplungskoeffizient ist groß und die Empfindlichkeit hoch; Im Gegenteil, die Empfindlichkeit ist gering. Der Erkennungsbereich des gerichteten Ultraschallsensors.

Hauptanwendung

Die Ultraschall -Sensing -Technologie wird in verschiedenen Aspekten der Produktionspraxis angewendet, und medizinische Anwendungen sind eine der Hauptanwendungen seiner Ultraschallsensoren. Im Folgenden wird Medizin als Beispiel verwendet, um die Anwendung der Ultraschall -Erfassungs -Technologie zu veranschaulichen. Die Anwendung von Ultraschall in der Medizin besteht hauptsächlich zur Diagnose von Krankheiten und ist zu einer unverzichtbaren diagnostischen Methode in der klinischen Medizin geworden. Die Vorteile der Ultraschalldiagnose sind: Keine Schmerzen, keine Schädigung der Untersuchung, einfache Methode, klare Bildgebung, hohe diagnostische Genauigkeit usw. Daher ist es einfach zu fördern und wird von medizinischen Arbeitnehmern und Patienten begrüßt. Die Ultraschalldiagnose kann auf unterschiedlichen medizinischen Prinzipien beruhen. Schauen wir uns einen der repräsentativen sogenannten A-Typ-Methoden an. Diese Methode verwendet die Reflexion von Ultraschallwellen. Wenn sich Ultraschallwellen in menschlichem Gewebe ausbreiten und zwei Medienschnittstellen mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen begegnen, werden an der Grenzfläche reflektierte Echos erzeugt. Jedes Mal, wenn eine reflektierende Oberfläche auftritt, wird das Echo auf dem Oszilloskop -Bildschirm angezeigt, und der Impedanzunterschied zwischen den beiden Grenzflächen bestimmt auch die Amplitude des Echos. In der Industrie sind die typischen Anwendungen von Ultraschall nicht zerstörerische Tests von Metallen und Ultraschalldickenmessung. In der Vergangenheit wurden viele Technologien durch die Unfähigkeit behindert, das Innere des Objektgewebes zu erkennen. Die Entstehung der Ultraschall -Sensing -Technologie hat diese Situation verändert. Natürlich werden mehr Ultraschallsensoren auf verschiedenen Geräten fest installiert, um die Signale zu erkennen, die die Menschen benötigen. In der zukünftigen Anwendung von Ultraschallsensoren wird Ultraschall mit Informationstechnologie und neuer Materialtechnologie kombiniert, und intelligentere und hochempfindlichere Ultraschallsensoren werden auftreten.

Anwendung von Ultraschalluntersuchungssensor Technologie

Ultraschallwellen haben eine große Fähigkeit, Flüssigkeiten und Feststoffe zu durchdringen, insbesondere in undurchsichtigen Feststoffen, wo sie in eine Tiefe von Zehn Metern eindringen können. Wenn die Ultraschallwelle die Unreinheit oder die Grenzfläche trifft, erzeugt sie eine signifikante Reflexion, um ein Echo zu bilden, und kann einen Doppler -Effekt erzeugen, wenn sie ein sich bewegendes Objekt trifft. Daher werden Ultraschalluntersuchungen in der Industrie, der nationalen Verteidigung, der Biomedizin usw. häufig verwendet Felder. Sie sind zuverlässig in der Arbeit, einfach zu installieren, wasserdicht, kleiner Startwinkel, hohe Empfindlichkeit, es ist zweckmäßig, mit industriellen Display -Instrumenten verbunden zu sein, und es werden auch Sonden mit größeren Startwinkeln bereitgestellt.

1. Der Ultraschallsensor kann den Status des Behälters erkennen. Wenn der Ultraschallsensor auf der Oberseite des Plastikschmelzentanks oder in der Plastikpelletkammer installiert ist, kann der Status des Behälters entsprechend analysiert werden, wie z. B. voll, leer oder halb voll in den Behälter.

2. Ultraschallsensoren können verwendet werden, um transparente Objekte, Flüssigkeiten, dichte Materialien mit rauen, glatten und leichten Oberflächen und unregelmäßigen Objekten zu erfassen. Es ist jedoch nicht für Outdoor, heiße Umgebung oder Drucktank- und Schaumstoffgegenstände geeignet.

3. Ultraschallsensoren können in Lebensmittelverarbeitungsanlagen eingesetzt werden, um ein Steuerungssystem mit geschlossenem Schleife zur Erkennung von Kunststoffverpackungen zu realisieren. Mit der neuen Technologie kann es im feuchten Ring wie die Flaschenwaschmaschine, die Rauschumgebung und die Umgebung mit extremen Temperaturänderungen erkennen.

4. Ultraschallsensoren können verwendet werden, um den Flüssigkeitsniveau zu erfassen, transparente Objekte und Materialien zu erfassen, Spannungen zu kontrollieren und Entfernungen zu messen, hauptsächlich für Verpackungen, Flaschenherstellung, Materialhandhabung, Kohleprüfung, Kunststoffverarbeitung und Automobilindustrie. Ultraschallsensoren können zur Prozessüberwachung verwendet werden, um die Produktqualität zu verbessern, Defekte zu erkennen, die Anwesenheit und andere Aspekte zu bestimmen.

Mit der Ultraschallsensor -Technologie, um das falsche Pedal zu verhindern, hat Nissan eine Funktion entwickelt, um zu verhindern, dass das Fahrzeug sich beschleunigt, indem er versehentlich auf den Gaspedal tritt, wenn die Bremse auftritt. Wenn der Fahrer auf dem Gaspedal die Situation des Parkens auf einem Parkplatz einsetzt, werden die Bremsen die Bremsen erzwingen, wenn der Fahrer auf die Situation des Parkens auf einem Parkplatz schließt. Diese Technologie soll innerhalb von 2 bis 3 Jahren praktisch eingesetzt werden. Die Ultraschallsensorentechnologie wurde entwickelt, um Unfälle zu verhindern, die durch das Treten auf die falsche Bremse und Beschleuniger beim Parken auf einem Parkplatz verursacht wurden. Die Technologie wird durch die Verwendung von vier Kameras realisiert, die mit einem vorne, hinten, links und rechts vom Fahrzeug ausgestattet sind, und acht Ultraschallsensoren im vorderen Stoßfänger und im hinteren Stoßfänger. Die vier Kameras verwenden weiterhin die \"Surround View Display\" -Kamera, mit der die Vogelperspektive der Fahrzeugumgebung angezeigt wird. Verwenden Sie die Kamera, um weiße Linien zu erkennen, um zu schließen, dass sich das Auto auf dem Parkplatz befindet, und mit dem Ultraschallsensor den Abstand zwischen dem Auto und den umgebenden Hindernissen messen, um den Zeitpunkt des Brems zu bestimmen. Die Verhinderung von Unfällen, die durch das Treten auf die falsche Bremse und den Beschleuniger verursacht werden, wird in zwei Schritten implementiert. Wenn der Fahrer auf dem Parkplatz anhalten möchte, wenn er auf den Gaspedal tritt, reduziert er zunächst die Geschwindigkeit auf Kriechgeschwindigkeit, verwendet das Symbol auf dem Armaturenbrett, um Gefahr anzuzeigen, und klingt Alarm. Wenn der Fahrer weiter auf den Gaspedal tritt und kurz davor ist, eine Wand oder andere Objekte zu treffen, wird die Bremse erzwungen. Das Timing des Brems ist * Das Auto kann anhalten, wenn es etwa 20 bis 30 cm vom Hindernis entfernt ist.

Arbeitsprinzip

Menschen können hören, dass der Klang durch die Schwingung des Objekts erzeugt wird, und seine Frequenz liegt im Bereich von 20 Hz-20 kHz Ultraschallsensor, mehr als 20 kHz wird als Ultraschall bezeichnet und unter 20 Hz wird als Infrastar bezeichnet. Die häufig verwendete Ultraschallfrequenz reicht von zehn kHz bis zehn MHz. Ultraschall ist eine Art mechanischer Schwingung in elastischen Medien, die zwei Formen aufweist: Querschwingung (Querwelle) und Längsschwingung (Längswelle). Die Anwendung in der Industrie führt hauptsächlich in Längsschwingungen an. Ultraschallwellen können sich in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen ausbreiten, und ihre Ausbreitungsgeschwindigkeiten sind unterschiedlich. Darüber hinaus verfügt es auch über Brechungs- und Reflexionsphänomene und eine Abschwächung während der Ausbreitung. Die Häufigkeit von Ultraschallwellen, die sich in der Luft ausbreiten, ist niedrig, im Allgemeinen zehn kHz, während in Festkörpern und Flüssigkeiten die Frequenz höher sein kann. Die Dämpfung ist in der Luft schneller, während sie sich in flüssig und fest ausbreitet, die Dämpfung gering ist und die Ausbreitung länger ist. Unter Verwendung der Eigenschaften von Ultraschall kann es zu verschiedenen Ultraschallsensoren, ausgestattet mit verschiedenen Schaltkreisen, zu verschiedenen Ultraschallmessinstrumenten und -geräten verarbeitet werden.

Die Hauptmaterialien vonUltraschall -Wandlersensor sind piezoelektrische Kristall (Elektrostrema) und Nickel-Eisen-Aluminium-Legierung (Magnetostrhalt). Zu den elektrostriktiven Materialien gehören Bleizirkonat -Titanat (PZT) und so weiter. Der aus piezoelektrischen Kristall bestehende Ultraschallsensor ist ein reversibler Sensor. Es kann elektrische Energie in eine mechanische Schwingung umwandeln, um Ultraschallwellen zu erzeugen. Gleichzeitig kann es, wenn es Ultraschallwellen erhält, auch in elektrische Energie umgewandelt werden, sodass es in Sender oder Empfänger unterteilt werden kann. Einige Ultraschallsensoren können sowohl zum Senden als auch zum Empfangen verwendet werden. Hier werden nur kleine Ultraschallsensoren eingeführt. Es gibt einen kleinen Unterschied zwischen Senden und Empfangen. Es ist für die Übertragung in der Luft geeignet und die Arbeitsfrequenz beträgt im Allgemeinen 23-25 ​​kHz und 40-45 kHz. Diese Art von Sensor eignet sich für Sendungen und Ultraschallsensoren, Anti-Diebstahl und andere Zwecke. Es gibt T/R-40-60, T/R-40-12 usw. (wobei T-Senden bedeutet, R zu empfangen, 40 bedeutet, dass die Frequenz 40 kHz, 16 und 12 in Millimetern seinen äußeren Durchmesser beträgt). Es gibt auch einen versiegelten Ultraschallsensor (MA40EI -Typ). Sein Merkmal ist, dass es wasserdicht ist (kann aber nicht ins Wasser gesteckt werden), kann als Materialniveau und Proximity -Schalter verwendet werden, und seine Leistung ist besser. Es gibt drei grundlegende Arten von Ultraschallanwendungen. Der Getriebetyp wird zur Fernbedienung, zur Diebstahl-Alarm, zur automatischen Tür, zum Näheschalter usw. Verwendet; Der getrennte Reflexionstyp wird für den Abstandsmessung, den Flüssigkeitsniveau oder für das Materialgehalt verwendet. Der Reflexionstyp wird für die Erkennung von Materialfehler, Dickenmessung usw. verwendet.

Es besteht aus Sendungssensor (oder Wellensender), Empfangssensor (oder Wellenempfänger), Steuerteil und Stromversorgungsteil. Der Sendersensor besteht aus einem Sender und einem Keramik -Vibrator -Wandler mit einem Durchmesser von etwa 15 mm. Die Funktion des Wandlers besteht darin, die elektrische Schwingergie des Keramikvibrators in Superergie umzuwandeln und in die Luft auszustrahlen. Während der Empfangssensor aus a bestehtpiezoelektrische Ultraschallwandlerin.Mit einem Verstärkerkreis komponiert, empfängt der Wandler die Welle, um eine mechanische Schwingung zu erzeugen, und verwandelt sie als Ausgang des Sensorempfängers in elektrische Energie, um den übertragenen Super zu erfassen. Im tatsächlichen Gebrauch kann auch der als Sendesensor verwendete Keramikvibrator verwendet werden. Wird als Keramikvibrator für die Empfängersensorfirma verwendet. Der Kontrollteil steuert hauptsächlich die Häufigkeit von Pulsketten, den Arbeitszyklus, die spärliche Modulation und das Zählen sowie die vom Sender gesendete Erkennungsentfernung.

Arbeitsprogramm

Wenn eine Hochfrequenzspannung von 40 kHz auf den piezoelektrischen Keramikblech (Ultraschallsensor mit zwei Kristallvibrators) mit einer Resonanzfrequenz von 40 kHz im Sendesensor nach der Polarität des angewandten, mit hohen Frequenzsemens der angewandten, mit hohen Frequenz ausgeweitet wird Spannung, und dann die 40 -kHz -Frequenz übertragen Die Ultraschallwelle wird in Form von Dichte und Dichte übertragen (der Dichtegrad kann durch den Kontrollkreis moduliert werden) und wird an den Wellenempfänger übertragen. Der Empfänger verwendet das Prinzip des vom Drucksensor verwendeten piezoelektrischen Effekts, dh Druck auf das piezoelektrische Element, um das piezoelektrische Element zu verursachen, und dann eine 40 -kHz -Sinus mit einem \"+\" Pole auf einer Seite und einem \"-\" Pole auf der anderen Seitenspannung. Da die Amplitude der Hochfrequenzspannung klein ist, muss sie verstärkt werden. Ultraschallsensoren ermöglichen es dem Fahrer, sich sicher zu sichern. Das Prinzip besteht darin, Hindernisse auf oder in der Nähe des Hintergrundweges zu erkennen und eine Warnung rechtzeitig zu erteilen. Das entworfene Erkennungssystem kann gleichzeitig sowohl Ton- als auch leichte hörbare und visuelle Warnungen liefern. Die Warnung zeigt an, dass die Entfernung und Richtung der Hindernisse in der Blindzone erkannt werden. Auf diese Weise wird der psychologische Druck des Fahrers mit Hilfe des Hindernisalarmerkennungssystems des Fahrers mit Hilfe des Hindernisalarm -Erkennungssystems reduziert, und der Fahrer kann die erforderlichen Maßnahmen problemlos ergreifen.

Betriebsart

Der Ultraschallsensor verwendet das akustische Wellenmedium, um nicht kontakte und weastfreie Erkennung des nachgewiesenen Objekts durchzuführen. Ultraschallsensor. Ultraschallsensoren können transparente oder farbige Objekte, Metall- oder Nichtmetallobjekte, feste, flüssige und pudrige Substanzen erkennen. Die Erkennungsleistung wird kaum von Umgebungsbedingungen beeinflusst, einschließlich Rauch- und Staubumgebungen und regnerischen Tagen.