Ultraääniantureiden yleiset sovellukset

Ultraäänianturin tehtävänä on muuntaa syötetty sähköteho mekaaniseksi tehoksi (eli ultraääniaalloiksi) ja lähettää se sitten ulos, samalla kun se kuluttaa pienen osan itse tehosta.

Ultraääniantureita käytetään laajalti, ja ne jaetaan teollisuuteen, maatalouteen, kuljetuksiin, elämään, sairaanhoitoon ja armeijaan sovellusteollisuuden mukaan. Toteutettujen toimintojen mukaan se jaetaan ultraäänikäsittelyyn, ultraäänipuhdistukseen, ultraäänitunnistukseen, havaitsemiseen, valvontaan, telemetriaan, kaukosäätimeen jne.; työympäristön mukaan se jaetaan nesteeseen, kaasuun, elävään kehoon jne.; luonteen mukaan se jaetaan tehoultraääniin, tunnistusultraääniin, ultraäänikuvaukseen jne.

1. Pietsosähköinen keraaminen muuntaja

Pietsosähköiset keraamiset muuntajat käyttävät pietsosähköisen rungon pietsosähköistä vaikutusta polarisaation jälkeen jännitteen tuottamiseksi. Tulo-osaa ohjaa sinimuotoinen jännitesignaali, ja se värähtelee käänteisen pietsosähköisen vaikutuksen kautta. Värähtelyaalto on kytketty mekaanisesti lähtö-osaan tulo- ja lähtöosien kautta, ja lähtöosa tuottaa sähkövarauksen positiivisen pietsosähköisen vaikutuksen kautta pietsosähköisen kappaleen sähköenergian toteuttamiseksi. - Kaksi mekaanisen energia-sähköenergian muutosta korkeimman lähtöjännitteen saamiseksi pietsosähköisen muuntajan resonanssitaajuudella. Sähkömagneettisiin muuntajiin verrattuna tämän etuna on pieni koko, kevyt paino, suuri tehotiheys, korkea hyötysuhde, rikkoutumiskestävyys, korkea lämpötilan kestävyys, ei pelkää palamista, ei sähkömagneettisia häiriöitä ja sähkömagneettista kohinaa ja yksinkertainen rakenne, helppo tehdä, helppo massatuotantoon, joissa Joillakin alueilla tulee ihanteellisia varaosia sähkömagneettisia muuntajia ja muita etuja. Tällaisia ​​muuntajia käytetään kytkentämuuntimissa, kannettavissa tietokoneissa, neonlamppuohjaimissa ja muissa.

2. Ultraäänimoottori

Ultraäänimoottori käyttää staattoria muuntimena, käyttää pietsosähköisen kiteen käänteistä pietsosähköistä vaikutusta saadakseen moottorin staattorin värähtelemään ultraäänitaajuudella ja välittää sitten energiaa staattorin ja roottorin välisen kitkan avulla roottorin pyörittämiseksi. Ultraäänimoottoreilla on pieni koko, suuri vääntömomentti, korkea resoluutio, yksinkertainen rakenne, suora käyttö, ei jarrumekanismia eikä laakerimekanismia. Nämä edut ovat hyödyllisiä laitteen pienentämisessä. Ultraäänimoottoreita käytetään laajalti optisissa instrumenteissa, lasereissa, puolijohdemikroelektroniikassa, tarkkuuskoneissa ja -instrumenteissa, robotiikassa, lääketieteessä ja biotekniikassa.

3. Ultraäänipuhdistus

Ultraäänipuhdistuksen mekanismina on käyttää kavitaatioon, säteilypaineeseen, äänivirtaukseen yms. kohdistuvia fyysisiä vaikutuksia ultraääniaallon eteneessä puhdistusliuoksessa, kuoria mekaanisesti pois puhdistusosien lika ja samalla se voi edistää kemikaalien muodostumista puhdistusliuoksen ja lian välillä. reaktio kohteen puhdistamisen tavoitteen saavuttamiseksi. Ultraäänipuhdistuskoneen käyttämä taajuus voidaan valita 10 - 500 kHz puhdistuskohteen koon ja käyttötarkoituksen mukaan, yleensä 20 - 50 kHz. Ultraäänianturin taajuuden kasvaessa voidaan käyttää Langevin-oskillaattoria, pitkittäisoskillaattoria, paksuusoskillaattoria jne. Miniatyrisoinnin kannalta on olemassa myös kiekkovärähtelyn säteittäinen tärinä ja taivutusvärinä. Ultraäänipuhdistusta käytetään yhä enemmän eri teollisuudenaloilla, maataloudessa, kodinkoneissa, elektroniikassa, autoteollisuudessa, kumissa, painatuksessa, lentokoneissa, elintarvikkeissa, sairaaloissa ja lääketieteellisessä tutkimuksessa.

4. Ultraäänihitsaus

Ultraäänihitsaus voidaan jakaa kahteen luokkaan: ultraäänimetallihitsaus ja ultraääni muovihitsaus. Niistä muovin ultraäänihitsaustekniikkaa on käytetty laajalti. Se käyttää anturin tuottamaa ultraäänivärähtelyä siirtääkseen ultraäänivärähtelyenergian hitsausalueelle ylähitsauksen kautta. Hitsausalueen eli kahden hitsauksen liitoskohdan suuren akustisen resistanssin vuoksi syntyy paikallinen korkea lämpötila muovin sulattamiseksi ja hitsaustyö valmistuu kosketuspaineen vaikutuksesta. Ultraäänimuovin hitsaus voi helpottaa sellaisten osien hitsaamista, joita ei voida hitsata muilla hitsausmenetelmillä. Lisäksi se säästää muovituotteiden kalliita muottimaksuja, lyhentää käsittelyaikaa, parantaa tuotannon tehokkuutta ja sillä on taloudellisuuden, nopeuden ja luotettavuuden ominaisuuksia.

5. Ultraäänikäsittely

Hienoa hiomaa levitetään työkappaleeseen tietyllä staattisella paineella yhdessä ultraäänityöstötyökalun kanssa ja saman muotoinen kuin työkalu voidaan työstää. Käsittelyn aikana anturin on tuotettava 15 - 40 mikronin amplitudi taajuudella 15 - 40 kHz. Ultraäänityökalu saa hioma-aineen työkappaleen pinnalla iskemään jatkuvasti huomattavalla iskuvoimalla, tuhoaen ultraäänisäteilyosan ja rikkoen materiaalin materiaalin poistamisen tarkoituksen saavuttamiseksi. Ultraäänikäsittelyä käytetään pääasiassa hauraiden ja kovien materiaalien, kuten jalokivien, jaden, marmorin, akaatin ja kovametallin käsittelyyn sekä erikoismuotoisten reikien ja hienojen ja syvien reikien käsittelyyn. Lisäksi ultraääniantureiden lisääminen tavallisiin leikkuutyökaluihin voi myös parantaa tarkkuutta ja tehokkuutta.

6. Ultraääni laihtuminen

Ultraäänianturin kavitaatiovaikutusta ja mikromekaanista värähtelyä käyttämällä ihmisen orvaskeden alla olevat ylimääräiset rasvasolut rikotaan, emulgoidaan ja poistetaan kehosta, jotta saavutetaan painonpudotuksen ja muotoilun tarkoitus. Tämä on uusi tekniikka, joka kehitettiin kansainvälisesti 1990-luvulla. Italialainen Zocchi käytti ultraäänirasvanpoistoa ensimmäistä kertaa sängyssä ja saavutti menestystä luoden ennakkotapauksen plastiikkakirurgiaan ja kauneuteen. Ultraäänirasvanpoistoteknologia on kehittynyt nopeasti kotimaassa ja ulkomailla.

7. Ultraäänikasvatus

Kasvien siementen ultraäänisäteilytyksen sopiva taajuus ja intensiteetti voi parantaa siementen itämisnopeutta, vähentää homeen mädäntymisnopeutta, edistää siementen kasvua ja parantaa kasvien kasvunopeutta. Tietojen mukaan ultraääni voi lisätä joidenkin kasvien siementen kasvunopeutta 2-3 kertaa.

8. Elektroninen verenpainemittari

Ultraäänianturia käytetään ottamaan vastaan ​​verisuonen paine. Kun ilmapallo puristetaan ja painetaan verisuonia vasten, ultraäänianturi ei voi tuntea verisuonen painetta, koska kohdistettu paine on suurempi kuin vasodilataatiopaine. Kun verisuonen paine laskee tiettyyn arvoon, näiden kahden paine saavuttaa tasapainon. Tällä hetkellä ultraäänianturi voi tuntea verisuonen paineen, joka on sydämen systolinen paine. verenpaineen arvo. Elektroninen verenpainemittari voi vähentää lääkintähenkilöstön työvoimaa stetoskoopin peruuntumisen vuoksi.

9. Telemetria ja kaukosäädin

Myrkyllisissä, radioaktiivisissa ja muissa ankarissa ympäristöissä ihmiset eivät voi työskennellä sen lähellä, ja heitä on ohjattava etänä. sähkökytkimet, kuten televisiot, tuulettimet ja valot, tarvitsevat kauko-ohjaimen, ja ultraäänimuuntimet voidaan asentaa lähettämään ultraääniaaltoja etäältä. Ohjausjärjestelmän vastaanottoanturi muuntaa akustisen signaalin sähköiseksi signaaliksi saadakseen kytkimen toimimaan.

10. Liikenteen valvonta

Nykyaikaisessa liikenteessä on erittäin tarpeellista valvoa automaattisesti ajoneuvojen ohittamista ja laskemista, jotta ajoneuvojen toimintaa voidaan ymmärtää. Esimerkiksi liikenteenvalvonta-asema asentaa ultraäänianturin ja sen apulaitteet sekä lähetin- että lähetykseen. Kun ajoneuvo kulkee läpi, akustinen pulssi palaa ja päivittäisten ajoneuvojen lukumäärä saadaan laskemalla ja keräämällä. Kaksikäyttöinen anturi on asennettu auton takaosaan estämään peruutustörmäysonnettomuudet. Vastaanottavan pietsosähköisen ultraäänianturin asentaminen tielle voi myös seurata melua.

11. Etäisyys

Ultraäänimittauslaitetta kutsutaan myös ääniviivaimeksi. Se mittaa pulssin aikaväliä kaksikäyttöisen anturin kautta. Ääniviivaimella voi mitata etäisyyden 10 metrin sisällä ja tarkkuus voi olla useita tuhannesosia.

12. Vuodon havaitseminen ja kaasun havaitseminen

Painejärjestelmälle vuodon kohdalla suihkumelun aiheuttaa paineastian sisä- ja ulkopuolen välinen paine-ero. Tämä meluspektri on erittäin laaja. Ei-painejärjestelmissä ultraäänilähde voidaan sijoittaa suljettuun järjestelmään ja vastaanottaa suljetun järjestelmän ulkopuolelta. Yleensä signaalin amplitudi, joka mitataan, kun vuotoa ei ole, on hyvin pieni tai ei ollenkaan, ja signaalin amplitudilla on taipumus kasvaa äkillisesti vuotokohdassa. Kaasuvirtauksen havaitseminen on myös yksi tärkeimmistä keinoista kemianteollisuudessa. Virtauksen havaitsemiseen on olemassa erilaisia ​​vahvistuksia, kuten rotametrit ja niin edelleen. Ultraäänianturin käytön tärkein etu on kuitenkin, että se ei estä nesteen virtausta.

13. Tiedonkeruu

Toteuttaakseen toimintoja, kuten vapaata kävelemistä avaruudessa ja esineiden tunnistamista, älykkäiden robottien ei tarvitse käyttää ainoastaan ​​ultraääniantureita etäisyyden mittaamiseen ja sokeiden ohjaamiseen, vaan myös kuvantunnistusta. Siksi pieniä ultraäänianturiryhmiä tarvitaan useiden toimintojen saavuttamiseen, ja tästä näkökulmasta tulee tärkeä tutkimusaihe, joka houkuttelee monia tutkijoita pyrkimään siihen.