• Articles
• admin

antalet vågor eller signaler som uppstår i ett fast tidsintervall anger frekvensen och det mäts i enheterna i Hertz (Hz). Baserat på frekvensvärdena varieras frekvensområdet och det bestäms. När ljudet som produceras är på en högre nivå än det mänskliga hörselområdet, sägs det vara ultraljud, med ett frekvensspektrum på över 20 kHz. Enheten som kan generera eller känna av ultraljudet kallas en ultraljudsgivare och ultraljudssensor.

de olika frekvensområdena är mycket låg frekvens – 3 till 30KHz (VLF), låg frekvens – 30KHz till 300KHz (LF), medelfrekvens – 300 till 3000KHz (MF), hög frekvens – 3MHz till 30 MHz (HF), mycket hög frekvens – 30MHz till 300MHz (VHF), Ultra hög frekvens – 300MHz till 3000MHz (UHF), super hög frekvens – 3GHz till 30ghz (SHF) och mycket högfrekvensområde (ehf)-30ghz till 300ghz. Denna artikel ger en kort beskrivning av arbetsprincipen och kretsen för en ultraljudsgivare.

Vad är en ultraljudsgivare?

Definition: en ultraljudsgivare avser kapacitiv givare eller piezoelektrisk givare som kan omvandla elektrisk energi till ultraljudsenergi och vice versa. Det är en av de typer av ljudrelaterade givare. Frekvensspektrumområdet för denna ultraljud eller ultraljudsvåg är över 20kHz och detta används vid 200KHz baserat på applikationen.

dessa används vid icke-destruktiv testning, mätning av material och identifiering av små fel på grund av ultraljudets lägre våglängd. Dessa är viktiga i sensorer för nivå-och flödesmätning, avståndsberäkning, och även i biomedicinska, kraft-och andra ultraljudsapplikationer. Den har ett brett utbud av applikationer inom olika områden.

ultraljud givare arbetar

när denna givare sänder de elektriska signalerna på målet, då signalen träffar objektet och återgår till givaren. Här beräknas objektets avstånd snarare än amplituden för signalen och ljudkvaliteten. Dessa givare använder ultraljudsvågor för att beräkna några parametrar men används vanligtvis vid avståndsmätning.

denna givare beror på känsligheten eller upplösningen. Givarens förmåga att koppla bort signaler som bildas av de två nära reflektorerna kallas upplösning. Givarens förmåga att upptäcka felet i ämnena kallas känslighet. En extremt dämpad givare hjälper till att sänka den reflekterade signalen och tillåter givaren att studera de tätt placerade felen. Till givaren bör ha högre upplösning och känslighet med stora polariserade keramiska material och kristaller för att ändra sin process.

detta system kan ta emot och generera ultraljudsvibrationer. Den består av en slitplatta, baksida och ett aktivt element. En piezoelektrisk eller enkelkristallen är ett aktivt element i givaren som kan omvandla eller omvandlar den elektriska signalenergin till ultraljudsenergi och det kan också hämta tillbaka ultraljudsenergin och omvandlar den till elektrisk energi. En enhet som kallas en feldetektor genererar den elektriska pulsen.

vid icke-destruktiv testning (NDT) omvandlar denna givare den elektriska energipulsen som genereras från testanordningen till mekanisk energi i ljudvågorna som rör sig inom testanordningen. Ljudvågorna kan överföras tillbaka från testanordningen för att omvandlas till en elektrisk energipuls av givaren som kan utföras och demonstreras av testsystemet.

för att producera och återställa ljudvågorna vid ett högre frekvensområde och mer än den mänskliga hörselnivån fungerar givarna som ultraljudshögtalare och mikrofoner. Denna givare består av en sändare, mottagare, styrdel och strömförsörjning. Sändaren av detta innehåller en sändare och keramisk vibrator med ca 15 mm i diameter.

sändaromvandlarens funktion är att omvandla den keramiska vibratorns elektriska energi till ultraljudsenergi och strålar ut i luften. Medan mottagarens givare innehåller en förstärkarkrets och en förstärkare. Den tar emot ljudvågen / ultraljudsvågen för att generera mekanisk vibration och omvandlar den till elektrisk energi.

denna konverterade elektriska energi är utsignalen från denna givare mottagare och det används för att detektera den överförda ultraljud energi. Styrsektionen för denna givare styr kedjefrekvensen för energipulser, arbetscykel, räkning, avståndsdetektering av sändaren och gles modulering. Den strömförsörjning som krävs kan vara DC 24V + -10% eller DC 12V+-10%

denna givare använder det akustiska mediet för att upptäcka icke-kontakt och slitfria föremål. De kan identifiera alla typer av material och ämnen som transparenta föremål, färgade föremål, metall-och icke-metallföremål, fasta ämnen, vätskor och även pulverformiga ämnen. Dess prestanda för detektering påverkas av miljöförhållanden som damm, rök, vatten etc.

prestandan hos denna givare beror på tillverkningen av skivan och bör ha en stor elektromekanisk kopplingskoefficient med hög känslighet. Den operativa frekvensen för denna givare är det piezoelektriska materialets resonansfrekvens. Frekvensen för den applicerade växelspänningen är lika med chipets resonansfrekvens, som har den högsta utgångsenergin och den högsta känsligheten.

på grund av den höga Curie-punkten hos de piezoelektriska materialen använder givaren låg effekt och låg driftstemperatur för diagnos och arbetar längre perioder utan någon kretsskada. De medicinska ultraljudssonderna har höga temperaturer och kräver separat kylutrustning för att förhindra nedbrytning.

Ultraljudstransduktorens arbetsprincip

ljudvågen produceras när en elektrisk signal appliceras på en ultraljudstransduktor och den vibrerar genom det angivna frekvensområdet. Dessa ljudvågor färdas och skickar tillbaka data från givaren (eller reflektion av givarens eko) närhelst något hinder/störningar uppträder. Därför omvandlas data till elektriska signaler.

givaren bestämmer tidsintervallet mellan den överförda ljudvågen och den mottagna ekosignalen. Ultraljudstransduktorns arbetsprincip är baserad på omvandlingen av en form av energi till en annan form. Det grundläggande diagrammet för ultraljudsomvandlaren som beskriver dess arbetsprincip och komponenterna visas nedan.

vid 40KHz överförs ultraljudspulsen av ultraljudsgivaren som färdas genom luften. Denna typ av givare är mer föredragen än någon annan infraröd sensor eftersom de inte påverkas av damm, slag, svarta material etc. Ultraljudsomvandlarna arbetar effektivt för att undertrycka brusförvrängning.

för att utvärdera avståndet använder ultraljudsomvandlarna ultraljudsvågor. Formeln för att beräkna avståndet anges som,

D = XHamster * T * C

där ’D’ är avståndet.

’ T ’ ger tidsgapet mellan sändning och mottagning av ultraljudsvågor av givaren

’C’ är ljudhastigheten

Ultraljudstransduktorkrets

det finns två huvudsakliga ultraljudstransduktorkretsar – en för sändaren och den andra för mottagaren. De är utformade med CMOS-teknik eller en 555 timer. Ultraljudstransduktorns sändare och mottagare arbetar med samma frekvens.

när ultraljudssändaren skickar ultraljudsvågorna mot det specifika målet och ljudvågorna träffar objektet, omvandlas ljudsignalerna till elektriska och ultraljudssignaler. Ultraljudstransduktorkretsen för sändaren visas nedan.

efter att ha träffat ultraljudsvågorna till målet mottar ultraljudsgivaren mottagaren signalerna och omvandlar dem till elektriska signaler. Kopplingsschemat för ultraljudsmottagaren visas nedan.

ultraljud givare typer

det finns olika typer av givare baserat på viktiga faktorer såsom fotavtryck, frekvens och arrangemang av en piezoelektrisk kristall. Följande är de effektiva ultraljudstransduktortyperna som anges nedan.

linjär typ: i denna typ av givare är matrisen av en piezoelektrisk kristall linjär.

Fasadmatris: Denna typ av givare har ett begränsat fotavtryck och lågfrekvensområden från 2MHz-7MHz

Standard: Det är också känt som Normal ultraljudsgivare eller konvex ultraljudsgivare. Formen på en piezoelektrisk kristall är Kurvig i denna typ. Det är mest föredraget för djupgående testapplikationer.

det finns olika typer av givare för icke-destruktiv testning, såsom Fördröjningslinjegivare, Vinkelstrålegivare, kontaktgivare, Nedsänkningsgivare och dubbla Elementgivare.

se den här länken för att veta mer om ultraljudssensor MCQs

fördelar & nackdelar

fördelarna med ultraljudsgivare inkluderar följande.

• de kan mäta alla typer av material och känna av alla typer av ämnen.
• de påverkas inte av temperatur, vatten, damm eller något annat.
• de kommer att fungera i ett relevant tillstånd under alla miljöer.
• dessa är viktiga för att mäta höga avkänningsintervall.

några av ultraljudsomvandlarens nackdelar är följande,

• dessa är känsliga för omedelbara och höga variationer i temperatur
• förändringen i detekteringsförmågan beror på de oförutsedda temperaturomvandlingarna.
• svårt att bestämma reflektionerna från de små målen, som är för mjuka och tunna. Men nya experiment pågår för att ta itu med dessa problem.

applikationer

de olika tillämpningarna av ultraljudsgivare inkluderar,

• används inom olika områden som industri, medicinsk, etc.
• ultraljudsvågor används för att detektera målet och mäta avståndet mellan objektet och målet.
• används för att identifiera objektets plats och utvärdera målets tillstånd.
• inom det medicinska området används dessa givare i diagnostiska tester och kirurgiska tillämpningar som cancerbehandlingar, testning av inre organ, hjärtkontroller, ögon-och livmoderkontroller.
• i industrisektorn används dessa givare för att bestämma avståndet för det angivna målet för att förhindra kollisioner, hantering av produktlinje, vätskenivåstyrning och övervakning, detektering av trådbrott, detektering av fordon och personer för räkning och många fler.

således handlar det om en översikt över ultraljudsgivare – Definition, arbetsprincip, kretsschema, typer, applikationer, fördelar och nackdelar. Vi kan dra slutsatsen att ultraljudsomvandlaren används för att bestämma målets avstånd genom att använda ljudvågor. För att beräkna intervallen sänder den ljudvågen vid önskad frekvens och väntar på den ljudvågen tills den tar emot den tillbaka. Här är en fråga för dig, ” vilka är fördelarna och nackdelarna med ultraljudssensorer över ultraljudsgivare? ”