Qu'est-ce qu'un capteur transducteur à ultrasons?

Ultrasonicdissuetransducteurssont des capteurs développés en utilisant les caractéristiques des ondes ultrasoniques. L'Ultrasonic est une onde mécanique avec une fréquence de vibration plus élevée que les ondes sonores. Il est généré par la vibration de la puce du transducteur sous l'excitation de la tension. Il a une fréquence à haute fréquence, une longueur d'onde courte, un petit phénomène de diffraction, en particulier une bonne directivité, et peut être dirigée vers les rayons. Diffusion et autres caractéristiques. L'échographie a une grande capacité à pénétrer les liquides et les solides, en particulier dans les solides qui sont opaques au soleil. Il peut pénétrer à une profondeur de dizaines de mètres. Lorsque l'onde à ultrasons atteint l'impureté ou l'interface, elle produira une réflexion significative pour former un écho, et il peut produire un effet Doppler lorsqu'il atteint un objet en mouvement. Les capteurs développés sur la base des caractéristiques ultrasoniques sont appelés \"capteurs ultrasoniques \" et sont largement utilisés dans l'industrie, la défense nationale et la biomédecine.

composant

La sonde à ultrasons est principalement composée de tranches piézoélectriques, qui peuvent transmettre et recevoir des ondes ultrasoniques. Les sondes à échographie à basse puissance sont principalement utilisées pour la détection. Il a de nombreuses structures différentes, qui peuvent être divisées en sonde droite (onde longitudinale), sonde oblique (onde transversale), sonde d'onde de surface (onde de surface), sonde d'onde d'agneau (onde d'agneau), sonde double (une sonde est transmise, une La sonde est reçue) attendez.

Performance

Le cœur de la sonde à ultrasons est une puce de capteur à ultrasons dans sa veste en plastique ou en métal. Il peut y avoir de nombreux types de matériaux qui composent la tranche. La taille de la plaquette, comme le diamètre et l'épaisseur, est également différente, donc les performances de chaque sonde sont différentes, nous devons connaître ses performances avant utilisation. Les principaux indicateurs de performance des capteurs à ultrasons.

Fréquence de travail

La fréquence de travail est la fréquence de résonance de la tranche piézoélectrique. Lorsque la fréquence de la tension CA appliquée à ses deux extrémités est égale à la fréquence de résonance de la puce, l'énergie de sortie est maximale et la sensibilité est également élevée.

Température de fonctionnement

Parce que le point de curie des matériaux piézoélectriques est généralement relativement élevé, en particulier le capteur à ultrasons utilisé pour le diagnostic a une faible puissance, donc la température de travail est relativement faible et peut fonctionner pendant longtemps sans défaillance. La température des sondes à échographie médicale est relativement élevée et nécessite un équipement de réfrigération séparé. La sensibilité dépend principalement de la tranche de fabrication elle-même. Le coefficient de couplage électromécanique est important et la sensibilité est élevée; Au contraire, la sensibilité est faible. La plage de détection du capteur ultrasonique directionnel.

application principale

La technologie de détection ultrasonique est appliquée dans différents aspects de la pratique de production, et les applications médicales sont l'une des principales applications de ses capteurs à ultrasons. Ce qui suit utilise le médicament comme exemple pour illustrer l'application de la technologie de détection ultrasonique. L'application de l'échographie en médecine est principalement de diagnostiquer les maladies, et elle est devenue une méthode diagnostique indispensable en médecine clinique. Les avantages du diagnostic échographique sont les suivants: pas de douleur, pas de dommages au candidat, de méthode simple, d'imagerie claire, de précision diagnostique élevée, etc. Par conséquent, il est facile à promouvoir et est accueilli par les travailleurs médicaux et les patients. Le diagnostic d'échographie peut être basé sur différents principes médicaux. Jetons un coup d'œil à l'une des méthodes représentatives de type A. Cette méthode utilise le reflet des ondes ultrasoniques. Lorsque des ondes à ultrasons se propagent dans le tissu humain et rencontrent deux interfaces de support avec différentes impédances acoustiques, des échos réfléchis sont générés à l'interface. Chaque fois qu'une surface réfléchissante est rencontrée, l'écho est affiché sur l'écran de l'oscilloscope, et la différence d'impédance entre les deux interfaces détermine également l'amplitude de l'écho. Dans l'industrie, les applications typiques de l'ultrasons sont des tests non destructeurs des métaux et de la mesure d'épaisseur à ultrasons. Dans le passé, de nombreuses technologies ont été entravées par l'incapacité de détecter l'intérieur des tissus de l'objet. L'émergence de la technologie de détection ultrasonique a changé cette situation. Bien sûr, davantage de capteurs ultrasoniques sont installés correctement sur différents appareils pour détecter tranquillement les signaux dont les gens ont besoin. Dans la future application de capteurs à ultrasons, l'échographie sera combinée avec la technologie de l'information et la nouvelle technologie des matériaux, et des capteurs à ultrasons plus intelligents et très sensibles apparaîtront.

Application de technologie des capteurs à distance à ultrasons

Les ondes ultrasoniques ont une grande capacité à pénétrer les liquides et les solides, en particulier dans les solides opaques, où ils peuvent pénétrer à une profondeur de dizaines de mètres. Lorsque l'onde à ultrasons atteint l'impureté ou l'interface, elle produira une réflexion significative pour former un écho, et il peut produire un effet Doppler lorsqu'il atteint un objet en mouvement. Par conséquent, les tests à ultrasons sont largement utilisés dans l'industrie, la défense nationale, la biomédecine, etc. Les capteurs à distance ultrasoniques peuvent être largement utilisés dans la surveillance de niveau (niveau liquide), anti-collision robot, divers commutateurs de proximité à ultrasons et alarmes anti-vol et autres connexes des champs. Ils sont fiables dans le travail, faciles à installer, étanches et à petit angle de lancement, à haute sensibilité, il est pratique de se connecter avec des instruments d'affichage industriel, et des sondes avec des angles de lancement plus importants sont également fournis.

1. Le capteur à ultrasons peut détecter l'état du conteneur. Lorsque le capteur à ultrasons est installé sur le dessus du réservoir de fusion en plastique ou de la chambre à granulés en plastique, lorsque des ondes sonores sont émises dans le récipient, l'état du conteneur peut être analysé en conséquence, tel que plein, vide ou moitié complet.

2. Des capteurs à ultrasons peuvent être utilisés pour détecter des objets transparents, des liquides, des matériaux denses avec des surfaces rugueuses, lisses et légères et des objets irréguliers. Mais il ne convient pas à l'extérieur, à un environnement chaud ou à un réservoir de pression et à des objets en mousse.

3. Les capteurs à ultrasons peuvent être utilisés dans les usines de transformation des aliments pour réaliser un système de contrôle en boucle fermée pour la détection des emballages en plastique. Avec la nouvelle technologie, il peut détecter dans l'anneau humide, comme la machine à laver à la bouteille, l'environnement de bruit et l'environnement avec des changements de température extrêmes.

4. Des capteurs à ultrasons peuvent être utilisés pour détecter le niveau de liquide, détecter des objets et des matériaux transparents, contrôler la tension et mesurer les distances, principalement pour l'emballage, la fabrication de bouteilles, la manutention des matériaux, l'inspection du charbon, le traitement du plastique et les industries automobiles. Des capteurs à ultrasons peuvent être utilisés pour la surveillance des processus afin d'améliorer la qualité des produits, de détecter les défauts, de déterminer la présence et d'autres aspects.

En utilisant la technologie des capteurs à ultrasons pour empêcher la mauvaise pédale, Nissan a développé une fonction pour empêcher le véhicule d'accélérer en marchant accidentellement sur l'accélérateur lorsque le frein est sur le point d'être monté. Lorsque vous utilisez des caméras et des capteurs à ultrasons pour déduire la situation de \"stationnement dans un parking \", si le conducteur monte sur l'accélérateur, il obligera les freins. Cette technologie devrait être utilisée pratique dans les 2 à 3 ans. La technologie des capteurs à ultrasons a été développée pour empêcher les accidents causés par la marche sur le mauvais frein et l'accélérateur lors du stationnement dans un parking. La technologie est réalisée en utilisant quatre caméras équipées d'un à l'avant, à l'arrière, à la gauche et à la droite du véhicule, et huit capteurs à ultrasons dans le pare-chocs avant et le pare-chocs arrière. Les quatre caméras continuent d'utiliser la caméra \"Affichage de la vue surround \" qui affiche la vue à vol d'oiseau de l'environnement du véhicule. Utilisez la caméra pour reconnaître les lignes blanches pour déduire que la voiture est dans le parking et utilisez le capteur à ultrasons pour mesurer la distance entre la voiture et les obstacles environnants pour déterminer le moment du freinage. La prévention des accidents causées par le fait de marcher sur le mauvais frein et accélérateur est implémentée en deux étapes. Lorsque le conducteur veut s'arrêter dans le parking, s'il marche sur l'accélérateur, il réduit d'abord la vitesse à la vitesse rampante, utilise l'icône sur le tableau de bord pour indiquer le danger et sonne une alarme. Si le pilote continue de marcher sur l'accélérateur et est sur le point de frapper un mur ou d'autres objets, le frein sera forcé. Le moment du freinage est * La voiture peut s'arrêter lorsqu'elle est à environ 20 à 30 cm de l'obstacle.

principe de fonctionnement

Les gens peuvent entendre que le son est produit par la vibration de l'objet, et sa fréquence se trouve dans la plage du capteur à ultrasons 20 Hz-20KHz, plus de 20 kHz est appelé ultrasonic et inférieur à 20 Hz est appelé infraire. La fréquence ultrasonique couramment utilisée varie de dizaines de KHz à des dizaines de MHz. L'échographie est une sorte d'oscillation mécanique dans un milieu élastique, qui a deux formes: l'oscillation transversale (onde transversale) et l'oscillation longitudinale (onde longitudinale). L'application dans l'industrie adopte principalement l'oscillation longitudinale. Les ondes ultrasoniques peuvent se propager dans les gaz, les liquides et les solides, et leurs vitesses de propagation sont différentes. De plus, il possède également des phénomènes de réfraction et de réflexion et d'atténuation pendant la propagation. La fréquence des ondes ultrasoniques se propageant dans l'air est faible, généralement des dizaines de KHz, tandis que dans les solides et les liquides, la fréquence peut être plus élevée. L'atténuation est plus rapide dans l'air, alors qu'elle se propage dans le liquide et solide, l'atténuation est petite et la propagation est plus longue. En utilisant les caractéristiques de l'échographie, il peut être transformé en divers capteurs à ultrasons, équipés de différents circuits, et transformés en divers instruments et appareils de mesure à ultrasons, et ils sont largement utilisés dans la communication, les appareils médicaux et d'autres aspects.

Les principaux matériaux deCapteur de transducteur à ultrasons sont du cristal piézoélectrique (électrostriction) et de l'alliage nickel-fer-aluminium (magnétostriction). Les matériaux électrostrictifs comprennent le titanate de zirconate de plomb (PZT) et ainsi de suite. Le capteur à ultrasons composé de cristal piézoélectrique est un capteur réversible. Il peut convertir l'énergie électrique en oscillation mécanique pour générer des ondes ultrasoniques. Dans le même temps, lorsqu'il reçoit des ondes ultrasoniques, elle peut également être convertie en énergie électrique, de sorte qu'elle peut être divisée en émetteurs ou récepteurs. Certains capteurs à ultrasons peuvent être utilisés pour l'envoi et la réception. Seuls de petits capteurs à ultrasons sont introduits ici. Il y a une légère différence entre l'envoi et la réception. Il convient à la transmission dans l'air, et la fréquence de travail est généralement de 23-25 ​​kHz et 40-45 kHz. Ce type de capteur est adapté aux capteurs allant et ultrasoniques, antivol et à d'autres fins. Il y a T / R-40-60, T / R-40-12, etc. (où T signifie envoyer, R signifie recevoir, 40 signifie que la fréquence est de 40 kHz, 16 et 12 signifie son diamètre extérieur, en millimètres). Il existe également un capteur à ultrasons scellé (type MA40EI). Sa caractéristique est qu'elle est étanche (mais ne peut pas être mise dans l'eau), peut être utilisée comme niveau de matériau et interrupteur de proximité, et ses performances sont meilleures. Il existe trois types de base d'applications à ultrasons, le type de transmission est utilisé pour la télécommande, l'alarme anti-vol, la porte automatique, l'interrupteur de proximité, etc.; Le type de réflexion séparé est utilisé pour la mesure de la distance, le niveau de liquide ou le niveau de matériau; Le type de réflexion est utilisé pour la détection des défauts du matériau, la mesure d'épaisseur, etc.

Il est composé d'envoyer un capteur (ou un émetteur d'ondes), de recevoir un capteur (ou un récepteur d'onde), une pièce de commande et une partie d'alimentation. Le capteur de l'émetteur est composé d'un émetteur et d'un transducteur de vibrateur en céramique d'un diamètre d'environ 15 mm. La fonction du transducteur est de convertir l'énergie de vibration électrique du vibrateur céramique en super énergie et de rayonner en l'air; tandis que le capteur de réception est composé d'unpTransducteur à ultrasons iezoélectrique.Composé avec un circuit d'amplificateur, le transducteur reçoit l'onde pour produire des vibrations mécaniques, la convertit en énergie électrique, comme sortie du récepteur du capteur, afin de détecter le super transmis. Dans une utilisation réelle, le vibrateur en céramique utilisé comme capteur de transmission peut également être utilisé. Utilisé comme vibrateur en céramique pour la société de capteurs de récepteur. La partie de contrôle contrôle principalement la fréquence de la chaîne d'impulsions, le cycle de service, la modulation et le comptage clairsemées et la distance de détection envoyée par l'émetteur.

Programme de travail

Si une tension à haute fréquence de 40 kHz est appliquée à la feuille de céramique piézoélectrique (capteur ultrasonique de vibrateur à double cristal) avec une fréquence de résonance de 40 kHz dans le capteur de transmission, la feuille de céramique piézoélectrique se développera et se contractera en fonction de la polarité de la haute fréquence piézoélectrique tension, puis transmettre la fréquence de 40 kHz, l'onde ultrasonique est transmise sous forme de densité et de densité (le degré de densité peut être modulé par le circuit de commande), et est transmis au récepteur d'onde. Le récepteur utilise le principe de l'effet piézoélectrique utilisé par le capteur de pression, c'est-à-dire en appliquant une pression sur l'élément piézoélectrique pour faire détruire l'élément piézoélectrique, puis un sinus de 40 kHz avec un pôle \"+ \" d'un côté et un \ \"- \" Pole de l'autre tension latérale. Parce que l'amplitude de la tension haute fréquence est petite, elle doit être amplifiée. Les capteurs à ultrasons permettent au conducteur de sauvegarder en toute sécurité. Le principe est de détecter tous les obstacles sur ou près du chemin du soutien et émettre un avertissement dans le temps. Le système de détection conçu peut fournir à la fois des avertissements sonores et légers audibles et visuels. L'avertissement indique que la distance et la direction des obstacles dans la zone aveugle sont détectées. De cette façon, que ce soit le stationnement ou la conduite dans un endroit étroit, avec l'aide du système de détection d'alarme d'obstacle inverse, la pression psychologique du conducteur sera réduite et le conducteur peut prendre les mesures nécessaires avec facilité.

Mode de fonctionnement

Le capteur à ultrasons utilise un milieu d'onde acoustique pour effectuer une détection sans contact et sans port de l'objet détecté. Capteur à ultrasons. Les capteurs à ultrasons peuvent détecter des objets transparents ou colorés, des objets métalliques ou non métalliques, des substances solides, liquides et poudreuses. Ses performances de détection sont à peine affectées par les conditions environnementales, y compris les environnements de fumée et de poussière et de jours de pluie.