Was ist ein Ultraschallsensor?

Was ist ein Ultraschallsensor?

Ein Ultraschallsensor ist ein Gerät, das den Abstand vom Sensor zu einem Objekt durch die Luft ohne physischen Kontakt misst. Es berechnet die Entfernung, indem es hochfrequente Schallwellen (auch Ultraschallschallwellen genannt) am gemessenen Objekt aussendet - die reflektierten Schallwellen empfängt und den Abstand vom Sensor berechnet. Die Zeit zwischen der Übertragung von der Sendequelle und der Rückkehr von der empfangenden Quelle, dann wird die Entfernung gemessen.

Ultraschallsensoren sind ein wichtiger Zweig von Sensorprodukten und nehmen einen großen Anteil in der Sensorindustrie ein. Der Ultraschallsensor hat viele Vorteile wie hohe Präzision, hohe Empfindlichkeit, starke Anpassungsfähigkeit und niedrige Kosten, was ihn zur besten Wahl für Nahbereichssensorbedingungen macht. auswählen. Mit der kontinuierlichen Aufrüstung von Produkten und dem kontinuierlichen Wachstum der nachgelagerten Industrien sind die zukünftigen Entwicklungsperspektiven der Ultraschallsensorindustrie sehr breit.

Es gibt viele Arten von Ultraschallsensoren. Je nach Material können sie in piezoelektrischen Typ (elektrostriktiver Typ) und magnetostriktiven Typ unterteilt werden

Piezoelektrische (elektrostriktive) Ultraschallsensoren:

Piezoelektrische Ultraschallgeneratoren verwenden das Prinzip des inversen piezoelektrischen Effekts, um hochfrequente elektrische Schwingungen in hochfrequente mechanische Schwingungen umzuwandeln, um Ultraschallwellen zu erzeugen. Wenn die Frequenz der angelegten Wechselspannung gleich der Eigenfrequenz des piezoelektrischen Materials ist, tritt eine Resonanz auf, und die zu diesem Zeitpunkt erzeugte Ultraschallwelle ist die stärkste. Piezoelektrische Ultraschallsensoren können hochfrequente Ultraschallwellen von Dutzenden von Kilohertz bis zu Dutzenden von Megahertz erzeugen, und ihre Schallintensität kann Dutzende von Watt pro Quadratzentimeter erreichen. Piezoelektrische Ultraschallempfänger arbeiten nach dem Prinzip des positiven piezoelektrischen Effekts. Wenn die Ultraschallwelle auf den piezoelektrischen Wafer wirkt, um den Wafer zu dehnen und zusammenzuziehen, werden auf den beiden Oberflächen des Wafers Ladungen entgegengesetzter Polaritäten erzeugt. Diese Ladungen werden in Spannungen umgewandelt, verstärkt und an den Messkreis gesendet und schließlich aufgezeichnet oder angezeigt. Die Struktur des piezoelektrischen Ultraschallempfängers ist im Grunde die gleiche wie die des Ultraschallgenerators, und manchmal wird derselbe Sensor sowohl als Generator als auch als Empfänger verwendet.

Magnetostriktiver Ultraschallsensor:

Das Phänomen, dass sich ferromagnetische Materialien entlang der Richtung des Magnetfeldes in einem magnetischen Wechselfeld ausdehnen und zusammenziehen, wird als magnetostriktiver Effekt bezeichnet. Die Stärke der magnetostriktiven Wirkung, dh der Grad der Materialdehnung und -verkürzung, variiert mit verschiedenen ferromagnetischen Materialien. Die magnetostriktive Wirkung von Nickel ist die größte. Wenn zuerst ein bestimmtes DC-Magnetfeld angelegt wird und dann ein Wechselstrom angelegt wird, kann es in der Region mit den besten Eigenschaften arbeiten. Zu den Materialien des magnetostriktiven Sensors gehören neben Nickel auch die Eisendiamant-Vanadiumlegierung und der ferrithaltige Zink und Nickel. Sie arbeiten in einem engen Wirkungsgradbereich, innerhalb weniger zehn Kilohertz, aber mit Leistungen bis zu 100.000 Watt, Schallpegeln von bis zu mehreren Kilowatt pro Quadratmillimeter und hoher Temperaturtoleranz.