• Articles
• admin

počet vln nebo signálů, které se vyskytují v pevném časovém intervalu, určuje frekvenci a měří se v jednotkách hertzů (Hz). Na základě hodnot frekvence se frekvenční rozsah mění a určuje se. Když je produkovaný zvuk na vyšší úrovni než rozsah lidského sluchu, pak se říká, že je to ultrazvuk s frekvenčním spektrem nad 20 kHz. Zařízení, které může generovat nebo snímat ultrazvuk, se nazývá ultrazvukový snímač a ultrazvukový senzor.

různé frekvenční rozsahy jsou velmi nízké frekvence – 3 až 30KHz (VLF), nízká frekvence – 30KHz až 300KHz (LF), střední frekvence – 300 až 3000KHz (MF), Vysoká frekvence – 3MHz až 30 MHz (HF), velmi vysoká frekvence – 30MHz až 300MHz (VHF), Ultra vysoká frekvence – 300MHz až 3000MHz (UHF), Super vysoká frekvence – 3GHz až 30GHz (SHF) a vysoce vysokofrekvenční rozsah (EHF)-30GHz až 300ghz. Tento článek poskytuje stručný popis pracovního principu a obvodu ultrazvukového převodníku.

co je ultrazvukový Převodník?

definice: ultrazvukový Převodník označuje kapacitní Převodník nebo piezoelektrický převodník, který může přeměnit elektrickou energii na ultrazvukovou energii a naopak. Je to jeden z typů zvukových převodníků. Rozsah frekvenčního spektra této ultrazvukové nebo ultrazvukové vlny je vyšší než 20 kHz a používá se při 200 kHz na základě aplikace.

používají se při nedestruktivním testování, měření materiálů a identifikaci malých poruch kvůli nižší vlnové délce ultrazvuku. Ty jsou důležité v senzorech pro měření hladiny a průtoku, výpočet vzdálenosti a také v biomedicínských, výkonových a dalších ultrazvukových aplikacích. Má širokou škálu aplikací v různých oblastech.

ultrazvukový převodník pracuje

když tento snímač přenáší elektrické signály na cíl, pak signál zasáhne objekt a vrátí se do převodníku. Zde vzdálenost objektu se vypočítá spíše než amplituda signálu a kvality zvuku. Tyto převodníky využívají ultrazvukové vlny k výpočtu několika parametrů, ale obvykle se používají při měření vzdálenosti.

tento snímač závisí na citlivosti nebo rozlišení. Schopnost snímače odpojit signály tvořené dvěma blízkými reflektory se nazývá rozlišení. Schopnost snímače detekovat poruchu v látkách je známá jako citlivost. Extrémně tlumený snímač pomáhá snižovat odražený signál a umožňuje převodníku studovat těsně rozmístěné poruchy. Pro převodník by měl mít vyšší rozlišení a citlivost s velkými polarizovanými keramickými materiály a krystaly, aby se změnil jeho proces.

tento systém může přijímat a generovat ultrazvukové vibrace. Skládá se z opotřebovací desky, podložky a aktivního prvku. Piezoelektrický nebo monokrystalický je aktivní prvek v převodníku, který může převést nebo transformovat energii elektrického signálu na ultrazvukovou energii a také může získat zpět ultrazvukovou energii a přeměnit ji na elektrickou energii. Zařízení zvané detektor poruch generuje elektrický impuls.

při nedestruktivním testování (NDT) tento převodník transformuje impuls elektrické energie generovaný ze zkušebního zařízení na mechanickou energii ve zvukových vlnách, které se pohybují uvnitř zkušebního zařízení. Zvukové vlny mohou být přenášeny zpět ze zkušebního zařízení, aby se měničem transformovaly na impuls elektrické energie, který může být proveden a demonstrován zkušebním systémem.

pro výrobu a obnovu zvukových vln ve vyšším frekvenčním rozsahu a více než je úroveň lidského sluchu, fungují převodníky jako ultrazvukové reproduktory a mikrofony. Tento převodník se skládá z vysílače, přijímače, řídicí části a napájecího zdroje. Vysílač obsahuje vysílač a keramický vibrátor o průměru asi 15 mm.

funkce převodníku vysílače je přeměnit elektrickou energii keramického vibrátoru na ultrazvukovou energii a vyzařuje do vzduchu. Zatímco převodník přijímače obsahuje obvod zesilovače a zesilovač. Přijímá zvukovou vlnu / ultrazvukovou vlnu, aby generovala mechanické vibrace a přeměnila ji na elektrickou energii.

tato převedená elektrická energie je výstupem tohoto přijímače převodníku a používá se k detekci přenášené ultrazvukové energie. Řídicí část tohoto převodníku řídí řetězovou frekvenci energetických impulzů, pracovní cyklus, počítání, detekci vzdálenosti vysílačem a řídkou modulaci. Požadované napájení může být DC 24V+-10% nebo DC 12V +-10%

tento převodník používá akustické médium k detekci bezkontaktních a bez opotřebení objektů. Mohou identifikovat jakýkoli typ materiálů a látek, jako jsou průhledné předměty, barevné předměty, kovové a nekovové předměty, pevné látky, kapaliny a také práškové látky. Jeho výkon detekce je ovlivněn podmínkami prostředí, jako je prach, kouř,voda atd.

výkon tohoto převodníku závisí na výrobě oplatky a měl by mít velký elektromechanický spojovací koeficient s vysokou citlivostí. Provozní frekvence tohoto převodníku je rezonanční frekvence piezoelektrického materiálu. Frekvence aplikovaného střídavého napětí se rovná rezonanční frekvenci čipu, která má nejvyšší výstupní energii a nejvyšší citlivost.

vzhledem k vysokému Curieovu bodu piezoelektrických materiálů používá převodník pro diagnostiku nízký výkon a nízkou provozní teplotu a pracuje delší dobu bez poškození obvodu. Lékařské ultrazvukové snímače sondy mají vysoké teploty a vyžadují samostatné chladicí zařízení, aby se zabránilo poruše.

ultrazvukový Převodník pracovní princip

zvuková vlna se vytváří, když je elektrický signál aplikován na ultrazvukový převodník a vibruje v celém zadaném rozsahu frekvence. Tyto zvukové vlny cestují a odešlou zpět data snímače (nebo odraz ozvěny snímače), kdykoli se objeví jakákoli překážka / rušení. Proto jsou data transformována na elektrické signály.

snímač určuje časový interval mezi přenášenou zvukovou vlnou a přijatým ozvěnovým signálem. Pracovní princip ultrazvukového měniče je založen na transformaci jedné formy energie na jinou formu. Základní schéma ultrazvukového měniče popisující jeho pracovní princip a komponenty je znázorněno níže.

při 40KHz je ultrazvukový puls přenášen ultrazvukovým snímačem, který cestuje vzduchem. Tento typ snímače je výhodnější než jakýkoli jiný infračervený senzor, protože nejsou ovlivněny prachem,úderem, černými materiály atd. Ultrazvukové snímače pracují efektivně při potlačení zkreslení šumu.

pro vyhodnocení vzdálenosti využívají ultrazvukové snímače ultrazvukové vlny. Vzorec pro výpočet vzdálenosti je uveden jako

D = ½ * T * C

kde ‚ D ‚ je vzdálenost.

‚ T ‚dává časový odstup mezi vysíláním a přijímáním ultrazvukových vln převodníkem

‚ C ‚ je zvuková rychlost

ultrazvukový Převodník obvod

existují dva hlavní ultrazvukové snímače obvody – jeden pro vysílač a druhý pro přijímač. Jsou navrženy s technologií CMOS nebo 555 časovačem. Ultrazvukový převodník vysílač a přijímač pracují na stejné frekvenci.

když ultrazvukový vysílač vysílá ultrazvukové vlny směrem ke konkrétnímu cíli a zvukové vlny zasáhly objekt, pak se zvukové signály převádějí na elektrické a ultrazvukové signály. Obvod ultrazvukového převodníku pro vysílač je uveden níže.

po zasažení ultrazvukových vln do cíle přijímá přijímač ultrazvukových snímačů signály a transformuje je na elektrické signály. Schéma zapojení přijímače ultrazvukového převodníku je uvedeno níže.

typy ultrazvukových převodníků

existují různé typy převodníků založené na důležitých faktorech, jako je stopa, frekvence a uspořádání piezoelektrického krystalu. Níže jsou uvedeny účinné typy ultrazvukových převodníků.

lineární typ: u tohoto typu měniče je pole piezoelektrického krystalu lineární.

Phased Array: Tento typ snímače má omezenou stopu a nízkofrekvenční rozsahy od 2MHz-7MHz

Standard: je také známý jako normální ultrazvukový Převodník nebo konvexní ultrazvukový Převodník. Tvar piezoelektrického krystalu je u tohoto typu zakřivený. To je většinou výhodné pro hloubkové testovací aplikace.

existují různé typy převodníků pro nedestruktivní zkoušky, jako jsou snímače zpoždění, snímače úhlového paprsku, kontaktní převodníky, Ponorné převodníky a dvoučlenné převodníky.

naleznete na tomto odkazu se dozvědět více o ultrazvukové snímače MCQs

výhody & nevýhody

výhody ultrazvukových snímačů patří následující.

• mohou měřit jakýkoli druh materiálu a vnímat jakýkoli druh látky.
• nejsou ovlivněny teplotou, vodou, prachem ani jinými.
• budou pracovat v příslušném stavu v jakémkoli prostředí.
• ty jsou důležité pro měření vysokých intervalů snímání.

některé nevýhody ultrazvukového převodníku jsou následující,

• jsou citlivé na okamžité a vysoké změny teploty
• změna schopnosti detekce je způsobena nepředvídanými teplotními konverzemi.
• obtížné určit odrazy od malých cílů, které jsou příliš měkké a tenké. K řešení těchto problémů však probíhají nové experimenty.

aplikace

různé aplikace ultrazvukového převodníku zahrnují,

• Používá se v různých oblastech, jako jsou průmyslové, lékařské atd.
• ultrazvukové vlny se používají k detekci cíle a měření vzdálenosti mezi objektem a cílem.
• Používá se k identifikaci umístění objektu a vyhodnocení stavu cíle.
• v oblasti medicíny se tyto převodníky používají v diagnostických testech a chirurgických aplikacích, jako je léčba rakoviny, testování vnitřních orgánů, vyšetření srdce, vyšetření očí a dělohy.
• v průmyslovém sektoru se tyto převodníky používají k určení vzdálenosti zadaného cíle, aby se zabránilo kolizím, řízení produktové řady, řízení a monitorování hladiny kapaliny, detekce přerušení drátu, detekce vozidel a osob pro počítání a mnoho dalších.

Jedná se tedy o přehled ultrazvukových snímačů – definice, pracovní princip, Schéma zapojení, typy, aplikace, Výhody a nevýhody. Můžeme konstatovat, že ultrazvukový Převodník se používá k určení vzdálenosti cíle pomocí zvukových vln. Pro výpočet intervalů přenáší zvukovou vlnu na požadovanou frekvenci a čeká na tuto zvukovou vlnu, dokud ji nedostane zpět. Zde je otázka pro vás: „jaké jsou výhody a nevýhody ultrazvukových senzorů oproti ultrazvukovým měničům? „