Ultrasonic Transducer คืออะไร: การทำงานและการใช้งาน

ความถี่กำหนดเป็นจำนวน สัญญาณ หรือคลื่นที่สามารถปรากฏได้ในเวลาที่กำหนด หน่วยสำหรับความถี่คือเฮิรตซ์ (Hz) ความถี่เหล่านี้แบ่งออกเป็นหลายช่วงขึ้นอยู่กับค่าความถี่ ได้แก่ ความถี่ต่ำมาก (VLF), ความถี่ต่ำ (LF), ความถี่ปานกลาง (MF), ความถี่สูง (HF), ความถี่สูงมาก (VHF), ความถี่สูงพิเศษ (UHF), ความถี่สูงมาก (SHF) และ ความถี่สูงมาก (EHF) ช่วงความถี่อาจแตกต่างกันไปตามประเภทของความถี่ ช่วงความถี่ของ VLF อยู่ในช่วง 3 ถึง 30 kHz ช่วงความถี่ของ LF มีตั้งแต่ 30 kHz ถึง 300 kHz ช่วงความถี่ของ MF มีตั้งแต่ 300 ถึง 3000 kHz ช่วงความถี่ของ HF มีตั้งแต่ 3 MHz ถึง 30 MHz ช่วงความถี่ของ UHF มีตั้งแต่ 300 MHz ถึง 3000 MHz ช่วงความถี่ของ SHF มีตั้งแต่ 3 GHz ถึง 30 GHz ช่วงความถี่ของ EHF มีตั้งแต่ 30 GHz ถึง 300 GHz บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของไฟล์ อัลตราโซนิก ตัวแปลงสัญญาณและการทำงาน

Ultrasonic Transducer คืออะไร?

ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกเป็นเซนเซอร์ที่เกี่ยวกับเสียงประเภทหนึ่ง เหล่านี้ ทรานสดิวเซอร์ ส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังวัตถุและเมื่อสัญญาณกระทบกับวัตถุแล้วมันจะกลับไปที่ตัวแปลงสัญญาณ ในกระบวนการนี้ทรานสดิวเซอร์นี้จะวัดระยะห่างของวัตถุไม่ใช่ตามความเข้มของเสียง ทรานสดิวเซอร์เหล่านี้ใช้คลื่นอัลตร้าโซนิคสำหรับการวัดค่าพารามิเตอร์บางอย่าง มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านต่างๆ ช่วงความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิกสูงกว่า 20 kHz สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในการวัดระยะทาง ภาพต่อไปนี้ระบุตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก

อัลตราโซนิกทรานสดิวเซอร์

ตัวแปลงสัญญาณเหล่านี้สามารถกำหนดให้เป็นตัวแปลงสัญญาณซึ่งใช้ในการแปลงพลังงานประเภทหนึ่งเป็นการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิก ด้วยการสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกเหล่านี้ตัวแปลงสัญญาณนี้จะวัดระยะห่างของวัตถุ มีให้เลือกสองประเภทเช่นแอคทีฟและพาสซีฟ

หลักการทำงานของ Ultrasonic Transducer

เมื่อสัญญาณไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับทรานสดิวเซอร์นี้สัญญาณจะสั่นรอบช่วงความถี่เฉพาะและสร้างคลื่นเสียง คลื่นเสียงเหล่านี้เดินทางและเมื่อใดก็ตามที่มีสิ่งกีดขวางคลื่นเสียงเหล่านี้จะสะท้อนให้ทรานสดิวเซอร์แจ้งให้ทราบถึงเสียงสะท้อน และในตอนท้ายของตัวแปลงสัญญาณเสียงสะท้อนนี้จะแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ที่นี่ตัวแปลงสัญญาณจะคำนวณช่วงเวลาระหว่างการส่งคลื่นเสียงไปยังการรับสัญญาณสะท้อน เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก ส่งพัลส์อัลตราโซนิกที่ 40 kHz ซึ่งเดินทางผ่านอากาศ ทรานสดิวเซอร์เหล่านี้ดีกว่าเซ็นเซอร์อินฟราเรดเนื่องจากตัวแปลงสัญญาณ / เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเหล่านี้ไม่ได้รับผลกระทบจากควันวัสดุสีดำ ฯลฯ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกแสดงให้เห็นถึงความเป็นเลิศในการยับยั้งการรบกวนพื้นหลัง

อัลตราโซนิกทรานสดิวเซอร์

ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการหาระยะทางโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิก สามารถวัดระยะทางได้ตามสูตรต่อไปนี้

D = ½ * T * C

ที่นี่ D ระบุระยะทาง

T หมายถึงความแตกต่างของเวลาระหว่างการส่งและการรับคลื่นอัลตราโซนิก

C แสดงความเร็วของเสียง

แผนภูมิวงจรรวม

ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกมีวงจรตัวส่งและตัวรับซึ่งสร้างขึ้นด้วยตัวจับเวลา 555 ตัวหรือ เทคโนโลยี CMOS . เครื่องส่งและตัวรับของทรานสดิวเซอร์นี้ทำงานในความถี่เดียวกัน

เครื่องส่งของตัวแปลงสัญญาณนี้จะส่งคลื่นอัลตราโซนิกไปยังวัตถุและเมื่อคลื่นเสียงกระทบกับวัตถุสัญญาณเสียงจะถูกแปลงเป็นสัญญาณอัลตราโซนิกและไฟฟ้า แผนภาพต่อไปนี้ระบุแผนภาพวงจรเครื่องส่งสัญญาณของตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก

อัลตราโซนิกทรานสดิวเซอร์ส่งสัญญาณ

วงจรรับจะรับสัญญาณหลังจากการกระทบของคลื่นอัลตราโซนิกไปยังวัตถุแล้วแปลงเป็นรูปแบบไฟฟ้า แผนภาพต่อไปนี้ระบุแผนภาพวงจรรับของตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก

อัลตราโซนิก - ทรานสดิวเซอร์ - รับ

ประเภทเครื่องแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก

มีทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกหลายประเภทตามปัจจัยต่างๆเช่นการจัดเรียงคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกรอยเท้าและความถี่ พวกเขาคือ

Linear Ultrasonic Transducers - ในทรานสดิวเซอร์ประเภทนี้การจัดเรียงผลึกของเพียโซอิเล็กทริกเป็นแบบเชิงเส้น

ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกมาตรฐาน - ประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าตัวแปลงสัญญาณนูน ในประเภทนี้ผลึกเพียโซอิเล็กทริกอยู่ในรูปโค้ง สำหรับการตรวจสอบเชิงลึกควรใช้วิธีนี้

Phased Array Ultrasonic Transducers - ตัวแปลงสัญญาณอาร์เรย์แบบแบ่งขั้นตอนมีขนาดเล็กและความถี่ต่ำ (ความถี่กลางคือ 2 MHz - 7 MHz)

สำหรับการทดสอบแบบไม่ทำลายเครื่องแปลงความถี่อัลตราโซนิกจะมีประเภทต่างๆอีกครั้ง พวกเขาติดต่อกับทรานสดิวเซอร์, ทรานสดิวเซอร์ลำแสงมุม, ทรานสดิวเซอร์สายหน่วง, ทรานสดิวเซอร์แบบแช่และตัวแปลงสัญญาณแบบองค์ประกอบคู่

การใช้งาน

แอพพลิเคชั่นของ Ultrasonic Transducers คือ

ทรานสดิวเซอร์เหล่านี้มีการใช้งานมากมายในสาขาต่างๆเช่นอุตสาหกรรมการแพทย์ ฯลฯ สิ่งเหล่านี้มีการใช้งานมากขึ้นเนื่องจากคลื่นอัลตราโซนิก สิ่งนี้ช่วยในการค้นหาเป้าหมายวัดระยะห่างของวัตถุไปยังเป้าหมายเพื่อค้นหาตำแหน่งของวัตถุเพื่อคำนวณระดับนอกจากนี้ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกยังมีประโยชน์

ในด้านการแพทย์ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกกำลังมีการใช้งานในการตรวจวินิจฉัยอุปกรณ์ผ่าตัดในขณะที่รักษามะเร็งการตรวจอวัยวะภายในการตรวจหัวใจการตรวจตาและมดลูกเครื่องแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกมีประโยชน์

ในสาขาอุตสาหกรรมทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกมีการใช้งานที่สำคัญน้อย ด้วยตัวแปลงสัญญาณเหล่านี้พวกเขาสามารถวัดระยะห่างของวัตถุบางอย่างเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันในการจัดการสายการผลิตการควบคุมระดับของเหลวการตรวจจับสายไฟการตรวจจับคนเพื่อนับการตรวจจับยานพาหนะและอื่น ๆ อีกมากมาย

ข้อดีและข้อเสีย

ระบบใด ๆ มีข้อดีและข้อเสียเล็กน้อย ที่นี่จะกล่าวถึง ข้อดีของตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก

• ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกเหล่านี้สามารถวัดในวัสดุประเภทใดก็ได้ พวกเขาสามารถรับรู้ถึงวัสดุทุกประเภท
• ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิน้ำฝุ่นหรือใด ๆ
• ในสภาพแวดล้อมทุกประเภททรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกจะทำงานได้ดี
• สามารถวัดในระยะการตรวจจับสูงได้เช่นกัน

ข้อเสียของตัวแปลงสัญญาณเหล่านี้ รวมสิ่งต่อไปนี้

• ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมินี้อาจเปลี่ยนปฏิกิริยาอัลตราโซนิก
• มันจะประสบปัญหาในขณะที่อ่านการสะท้อนจากวัตถุขนาดเล็กวัตถุบางและอ่อนนุ่ม

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับภาพรวมของอัลตราโซนิก ตัวแปลงสัญญาณ . จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราสามารถสรุปได้ว่าอุปกรณ์นี้ใช้ในการวัดระยะทางไปยังวัตถุโดยใช้คลื่นเสียง วัดระยะทางโดยการส่งคลื่นเสียงที่ความถี่เฉพาะและฟังเพื่อให้คลื่นเสียงนั้นตีกลับ นี่คือคำถามสำหรับคุณช่วงความถี่ของตัวแปลงสัญญาณนี้คืออะไร?