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超聲波傳感器應用

2019-9-24 10:29:12

超聲波傳感器又稱超聲波換能器,它的應用十分廣泛,它按應用的行業分為工業、農業、交通運輸、生活、醫療及軍事等。按實現的功能分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測、檢測、監測、遙測、遙控等;按工作環境分為液體、氣體、生物體等;按性質分為功率超聲波、檢測超聲波、超聲波成像等。

超聲波測距

超聲波測距原理是在超聲波發射裝置發出超聲波,它的根據是接收器接到超聲波時的時間差,與雷達測距原理相似。超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。

超聲波馬達

超聲波馬達是把定子作為換能器,利用壓電晶體的逆壓電效應讓馬達定子處于超聲波頻率的振動,然后靠定子和轉子間的摩擦力來傳遞能量,帶動轉子轉動。超聲波馬達體積小,力矩大,分辨率高,結構簡單,直接驅動,無制動機構,無軸承機構,這些優點有益于裝置的小型化。超聲波馬達廣泛應用于光學儀器、激光、半導體微電子工藝、精密機械與儀器、機器人、醫學與生物工程領域。

超聲波清洗

超聲波清洗的機理是利用超聲波在清洗液中傳播時的空化、輻射壓、聲流等物理效應,對清洗件上的污物產生的機械起剝落作用,同時能促進清洗液與污物發生化學反應,達到清洗物件的目的。超聲波清洗機所用的頻率根據清洗物的大小和目的可選用10500kHz,一般多為2050kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加,可采用郎之萬振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面,也有采用圓片振子的徑向振動和彎曲振動的。超聲波清洗在各種工業、農業、家用設備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機、食品、醫院和醫學研究等行業得到了越來越廣泛的應用。

超聲波焊接

超聲波焊接有超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接兩大類。其中超聲波塑料焊接技術已獲得較為普遍的應用。它是利用換能器產生的超聲振動,通過上焊件把超聲振動能量傳送到焊區。由于焊區即兩焊件交界處聲阻大,所以會產生局部高溫使塑料熔化,在接觸壓力的作用下完成焊接工作。超聲塑料焊接可方便焊接其他焊接法無法焊接的部位。另外,還節約了塑料制品昂貴的模具費,縮短了加工時間,提高了生產效率,有經濟、快速和可靠等特點。

超聲波加工

把微細磨料隨超聲波加工工具一起以一定靜壓力加在工件上,就能加工出與工具相同的形狀。加工時換能器需在1540kHz的頻率下,產生1540微米的振幅。超聲波工具使工件表面的磨料以相當大的沖擊力連續沖擊,破壞超聲輻射部位,使材料破碎而達到去除材料的目的。超聲波加工主要應用于寶石、玉器、大理石、瑪瑙、硬質合金等脆硬材料的加工以及異型孔和細深孔的加工。此外,在普通切削工具上加超聲波換能器振動時,也可起到提高精度和效率的作用。

超聲波減肥

利用超聲波換能器的空化效應和微機械振動,將人體表皮下多余的脂肪細胞破碎、乳化后排出體外,達到減肥、塑形的目的。這是國際上90年代發展起來的一項新技術。意大利的Zocchi首次將超聲去脂用于床,并獲得成功,為整形、美容開創了先河。超聲去脂技術在國內外得以迅速發展。

超聲波育種

對植物種子進行適當頻率和強度的超聲波照射,可提高種子的發芽率,降低霉爛率,促進種子的生長,提高植物生長速度。據資料介紹,超聲波可使某些植物種子生長速度提高23倍。

電子血壓計

利用超聲波換能器接收血管的壓力,當氣囊加壓緊壓血管時,因外加壓力高于血管舒張壓力,超聲波換能器感受不到血管的壓力;而當氣囊逐漸泄氣,超聲波換能器對血管的壓力隨之減小到某一數值時,二者的壓力達到平衡,此時超聲波換能器就能感受到血管的壓力,該壓力即為心臟的收縮壓,通過放大器發出指示信號,給出血壓值。電子血壓計由于取消了聽診器,可減輕醫務人員的勞動強度。

遙測遙控

在有毒、放射性等惡劣環境中,人們不能接近工作,需要遠地控制;電視機,電風扇以及電燈等電器開關需要遙控,都可裝上超聲波換能器,通過遠地發射超聲波由裝在需要控制系統上的接收換能器所接收,把聲信號轉變成電信號使開關動作。

交通監測

現代交通,自動監測車輛的通行和計數以便掌握車輛的運行情況是非常必要的。如交通監理站安裝一個收發兼用的超聲波換能器及其附屬設備,當車輛通過時就有一個聲脈沖返回,通過計數累計可得到日行車輛的數量。給汽車尾部裝一個收發兩用的換能器,可防止倒車相撞事故發生。在公路上安裝接收型壓電超聲波換能器還可以監測噪聲指數。

檢漏及氣體檢測

對于壓力系統,在泄漏處,由于壓力容器的內外壓差造成射流噪聲。這種噪聲頻譜極寬。對于非壓力系統,可在密閉系統內安放一個超聲波源,然后從密閉系統外部接收。一般未泄漏時測到的信號幅度極小或沒有,在泄漏處信號幅度有突然增大的趨勢。氣體流量檢測也是化工中的重要手段之一。流量檢測目前有多種放大,如浮子流量計等。但利用超聲波換能器主要優點是不妨礙流體的流動。

信息采集

智能機器人要實現在空間自由行走、辨認物體等功能,不僅要用超聲波換能器測距導盲,而且要成像辨識。所以,需要小型的超聲波換能器陣,以實現多種功能,這方面將成為一項重要的研究課題,吸引著眾多的科學家為之奮斗。

 


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