• Articles
• admin

liczba fal lub sygnałów, które występują w ustalonym przedziale czasowym, określa częstotliwość i jest mierzona w jednostkach herców (Hz). Na podstawie wartości częstotliwości zakres częstotliwości jest zróżnicowany i jest określany. Kiedy wytwarzany dźwięk jest na wyższym poziomie niż zakres ludzkiego słuchu, mówi się, że jest to ultradźwięk o spektrum częstotliwości powyżej 20 khz. Urządzenie, które może generować lub wyczuwać ultradźwięki, nazywa się przetwornikiem ultradźwiękowym i czujnikiem ultradźwiękowym.

różne zakresy Częstotliwości to bardzo niska częstotliwość – 3 do 30 kHz (VLF), niska częstotliwość – 30 kHz do 300 kHz (LF), średnia częstotliwość – 300 do 3000 khz (MF), wysoka częstotliwość – 3 MHz do 30 MHz (HF), bardzo wysoka częstotliwość – 30 MHz do 300 MHz (VHF), Ultra wysoka częstotliwość – 300 MHz do 3000 MHz (UHF), super high frequency – 3GHz do 30GHz (SHF) I highly high-frequency range (ehf) – 30GHz do 300ghz. Ten artykuł zawiera krótki opis zasady działania i obwodu przetwornika ultradźwiękowego.

co to jest przetwornik ultradźwiękowy?

definicja: Przetwornik ultradźwiękowy odnosi się do przetwornika pojemnościowego lub przetwornika piezoelektrycznego, który może przekształcać energię elektryczną w energię ultradźwiękową i odwrotnie. Jest to jeden z typów przetworników związanych z dźwiękiem. Zakres częstotliwości tego ultradźwięku lub fali ultradźwiękowej wynosi ponad 20 kHz i jest stosowany przy 200 khz w zależności od zastosowania.

są one stosowane w badaniach nieniszczących, pomiarach materiałów i identyfikacji małych wad z powodu niższej długości fali ultradźwięków. Są one ważne w czujnikach do pomiaru poziomu i przepływu, obliczania odległości, a także w zastosowaniach biomedycznych, energetycznych i innych ultradźwiękach. Ma szeroki zakres zastosowań w różnych dziedzinach.

Przetwornik ultradźwiękowy działa

kiedy ten przetwornik przesyła sygnały elektryczne na cel, sygnał uderza w obiekt i powraca do przetwornika. Tutaj odległość obiektu jest obliczana zamiast amplitudy sygnału i jakości dźwięku. Przetworniki te wykorzystują fale ultradźwiękowe do obliczenia kilku parametrów, ale są zwykle używane do pomiaru odległości.

ten przetwornik zależy od czułości lub rozdzielczości. Zdolność przetwornika do rozłączania sygnałów utworzonych przez dwa bliskie reflektory nazywa się rozdzielczością. Zdolność przetwornika do wykrywania usterki w substancjach jest znana jako czułość. Wyjątkowo tłumiony przetwornik pomaga obniżyć odbity sygnał i pozwala przetwornikowi badać blisko rozmieszczone usterki. Aby przetwornik miał wyższą rozdzielczość i czułość przy dużych spolaryzowanych materiałach ceramicznych i kryształach, aby zmienić jego proces.

ten system może odbierać i generować wibracje ultradźwiękowe. Składa się z płyty ścieralnej, podkładu i elementu aktywnego. Piezoelektryczny lub pojedynczy kryształ jest aktywnym elementem przetwornika, który może przekształcić lub przekształcić energię sygnału elektrycznego w energię ultradźwiękową, a także może odzyskać energię ultradźwiękową i przekształcić ją w energię elektryczną. Urządzenie zwane detektorem usterek generuje impuls elektryczny.

w badaniach nieniszczących (NDT) przetwornik ten przekształca impuls energii elektrycznej generowany przez urządzenie testowe w energię mechaniczną w falach dźwiękowych, które poruszają się w urządzeniu testowym. Fale dźwiękowe mogą być przesyłane z powrotem z urządzenia testowego, aby przekształcić się w impuls energii elektrycznej przez przetwornik, który może być wykonany i zademonstrowany przez system testowy.

aby wytwarzać i odzyskiwać fale dźwiękowe w wyższym zakresie częstotliwości i większym niż poziom ludzkiego słuchu, przetworniki działają jak głośniki ultradźwiękowe i mikrofony. Ten przetwornik składa się z nadajnika, odbiornika, części sterującej i zasilacza. Nadajnik ten zawiera nadajnik i wibrator ceramiczny o średnicy około 15 mm.

funkcją przetwornika jest przekształcenie energii elektrycznej wibratora ceramicznego w energię ultradźwiękową i promieniuje w powietrze. Podczas gdy przetwornik odbiornika zawiera obwód wzmacniacza i wzmacniacz. Odbiera falę dźwiękową / falę ultradźwiękową w celu generowania wibracji mechanicznych i przekształca ją w energię elektryczną.

ta przekonwertowana energia elektryczna jest wyjściem tego odbiornika przetwornika i służy do wykrywania przesyłanej energii ultradźwiękowej. Sekcja sterująca tego przetwornika kontroluje częstotliwość impulsów energetycznych, cykl pracy, liczenie, wykrywanie odległości przez nadajnik i rzadką modulację. Wymagane zasilanie może być DC 24V+-10% lub DC 12V +-10%

ten przetwornik wykorzystuje medium akustyczne do wykrywania bezdotykowych i pozbawionych zużycia obiektów. Mogą zidentyfikować wszelkiego rodzaju materiały i substancje, takie jak przezroczyste przedmioty, kolorowe przedmioty, metalowe i niemetalowe przedmioty, ciała stałe, ciecze, a także sproszkowane substancje. Jego skuteczność wykrywania zależy od warunków środowiskowych, takich jak kurz, dym, woda itp.

wydajność tego przetwornika zależy od produkcji wafla i powinna mieć duży współczynnik sprzężenia elektromechanicznego o wysokiej czułości. Częstotliwość robocza tego przetwornika jest częstotliwością rezonansową materiału piezoelektrycznego. Częstotliwość przyłożonego napięcia przemiennego jest równa częstotliwości rezonansowej układu, który ma najwyższą energię wyjściową i najwyższą czułość.

ze względu na wysoki punkt Curie materiałów piezoelektrycznych przetwornik wykorzystuje niską moc i niską temperaturę roboczą do diagnozy i działa dłużej bez uszkodzenia obwodu. Medyczne ultradźwiękowe sondy przetworników mają wysokie temperatury i wymagają oddzielnego sprzętu chłodzącego, aby zapobiec awarii.

zasada działania przetwornika ultradźwiękowego

fala dźwiękowa jest wytwarzana, gdy sygnał elektryczny jest przyłożony do przetwornika ultradźwiękowego i wibruje w określonym zakresie częstotliwości. Te fale dźwiękowe podróżują i odsyłają dane przetwornika (lub odbicie ECHA przetwornika), gdy pojawi się przeszkoda/interferencja. W ten sposób dane są przekształcane w sygnały elektryczne.

przetwornik określa odstęp czasu między transmitowaną falą dźwiękową a odbieranym sygnałem ECHA. Zasada działania przetwornika ultradźwiękowego opiera się na transformacji jednej formy energii w inną formę. Podstawowy schemat przetwornika ultradźwiękowego opisujący jego zasadę działania i składniki przedstawiono poniżej.

przy 40KHz impuls ultradźwiękowy jest przesyłany przez przetwornik ultradźwiękowy, który podróżuje w powietrzu. Ten Typ przetwornika jest bardziej preferowany niż jakikolwiek inny czujnik podczerwieni, ponieważ nie ma na nie wpływu kurz, tłuczone, Czarne materiały itp. Przetworniki ultradźwiękowe działają skutecznie w tłumieniu zniekształceń szumów.

aby ocenić odległość, przetworniki ultradźwiękowe wykorzystują fale ultradźwiękowe. Wzór na obliczenie odległości jest podany jako,

d = ½ * T * C

gdzie ” D ” jest odległością.

” T „podaje odstęp czasowy między nadawaniem i odbieraniem fal ultradźwiękowych przez przetwornik

” C ” to prędkość dźwiękowa

Obwód przetwornika ultradźwiękowego

istnieją dwa główne obwody przetwornika ultradźwiękowego – jeden dla nadajnika, a drugi dla odbiornika. Są one zaprojektowane w technologii CMOS lub timer 555. Nadajnik i odbiornik przetwornika ultradźwiękowego działają na tej samej częstotliwości.

gdy nadajnik ultradźwiękowy wysyła fale ultradźwiękowe w kierunku określonego celu, a fale dźwiękowe uderzają w obiekt, sygnały dźwiękowe są przekształcane w sygnały elektryczne i ultradźwiękowe. Obwód przetwornika ultradźwiękowego dla nadajnika pokazano poniżej.

po uderzeniu w fale ultradźwiękowe do celu, odbiornik przetwornika ultradźwiękowego odbiera sygnały i przekształca je w sygnały elektryczne. Schemat obwodu odbiornika przetwornika ultradźwiękowego przedstawiono poniżej.

typy przetworników ultradźwiękowych

istnieją różne typy przetworników oparte na ważnych czynnikach, takich jak ślad, częstotliwość i rozmieszczenie kryształu piezoelektrycznego. Poniżej przedstawiono wydajne typy przetworników ultradźwiękowych podane poniżej.

Typ liniowy: w tego typu przetworniku tablica kryształu piezoelektrycznego jest liniowa.

: Ten Typ przetwornika ma ograniczoną powierzchnię i niskie zakresy częstotliwości od 2 MHz do 7 MHz

Standard: jest również znany jako normalny Przetwornik ultradźwiękowy lub wypukły Przetwornik ultradźwiękowy. Kształt kryształu piezoelektrycznego jest zakrzywiony w tym typie. Jest najczęściej preferowany w przypadku dogłębnych zastosowań testowych.

istnieją różne typy przetworników do badań nieniszczących, takie jak przetworniki linii opóźniającej, przetworniki wiązki kątowej, przetworniki stykowe, przetworniki zanurzeniowe i przetworniki dwuelementowe.

zapoznaj się z tym linkiem, aby dowiedzieć się więcej o czujnikach ultradźwiękowych MCQs

zalety & wady

zalety przetworników ultradźwiękowych obejmują następujące elementy.

• mogą mierzyć każdy rodzaj materiału i wyczuwać każdy rodzaj substancji.
• nie ma na nie wpływu temperatura, woda, kurz ani żaden inny.
• będą działać w odpowiednich warunkach w każdym środowisku.
• są one Ważne do pomiaru wysokich interwałów wykrywania.

niektóre wady przetwornika ultradźwiękowego są następujące,

• są one wrażliwe na natychmiastowe i wysokie wahania temperatury
• zmiana zdolności wykrywania wynika z nieprzewidywalnych konwersji temperatury.
• trudno określić odbicia od małych celów, które są zbyt miękkie i cienkie. Jednak nowe eksperymenty idą na rozwiązanie tych problemów.

Aplikacje

różne zastosowania przetwornika ultradźwiękowego obejmują,

• używany w różnych dziedzinach, takich jak przemysł, medycyna itp.
• fale ultradźwiękowe są używane do wykrywania celu i pomiaru odległości między obiektem a celem.
• służy do identyfikacji położenia obiektu i oceny stanu celu.
• w dziedzinie medycyny przetworniki te są stosowane w testach diagnostycznych i zastosowaniach chirurgicznych, takich jak leczenie raka, badania narządów wewnętrznych, badania kontrolne serca, badania oczu i macicy.
• w sektorze przemysłowym przetworniki te służą do określania odległości określonego celu, aby zapobiec kolizjom, zarządzaniu linią produktów, kontrolowaniu i monitorowaniu poziomu cieczy, wykrywaniu zerwania przewodu, wykrywaniu pojazdów i osób do liczenia i wielu innych.

tak więc chodzi o przegląd przetwornika ultradźwiękowego-definicja, zasada działania, schemat obwodu, typy, zastosowania, zalety i wady. Możemy stwierdzić, że przetwornik ultradźwiękowy służy do określania odległości celu poprzez wykorzystanie fal dźwiękowych. Aby obliczyć odstępy, przesyła falę dźwiękową o żądanej częstotliwości i czeka na nią, aż ją odbierze. Oto pytanie do ciebie: „jakie są zalety i wady czujników ultradźwiękowych w porównaniu z przetwornikami ultradźwiękowymi? „