Что такое ультразвуковой преобразователь?

Ультразвуковой преобразователь представляет собой электрический компонент, который преобразует ультразвуковые волны за пределами диапазона человеческого слуха в переменный ток (AC) или постоянный ток (DC), затем электрические сигналы передаются или записываются. Обычно такие устройства построены на кристаллах, которые демонстрируют пьезоэлектрический эффект, который проводит электрический ток в ответ на механическое напряжение или вибрации. Кристаллы имеют прямо пропорциональный выходной сигнал по силе входной звуковой волны или напряжения, что делает их полезными измерительными приборами в качестве ультразвукового преобразователя. Наиболее известным среди таких приборов является ультразвуковой дефектоскоп.
Применения для электроники на основе ультразвуковых преобразователей включали использование в ранних телевизионных пультах дистанционного управления в качестве сигнальных устройств, а с 2011 года - в анемометрах, используемых метеостанциями для мониторинга скорости и ветра. Они используются в промышленных приложениях для контроля уровня жидкости в баке, а в современных автомобилях с 2011 года датчики местоположения эха указывают на объекты, находящиеся в непосредственной близости от пути транспортного средства, которое движется задним ходом или въезжает в гараж. , Поскольку ультразвуковой преобразователь также может играть роль ультразвукового преобразователя с помощью входной электрической мощности, они предлагают возможность сонара примитивного типа.во многих случаях. Звуковые волны могут отражаться от поверхности, а расстояние до этой поверхности измеряется временем и частотой отскока волны.
Электрические устройства, которые преобразуют одну форму энергии в другую, такие как ультразвуковые датчики, часто имеют широкое применение в электронике и промышленности. В настоящее время существует множество различных применений ультразвукового преобразователя, в том числе для контроля окружающей среды в зданиях, например, в увлажнителях, где они испаряются на поверхности воды, и в системах охранной сигнализации для обнаружения объектов, движущихся по иным чистым путям. Ультрасонография также основывается на принципе ультразвукового преобразователя в медицине, где звуковые волны от 1 до 30 мегагерц используются для удаленной генерации изображений состояния мышц, внутренних органов и кровеносных сосудов в организме человека, а также состояния плода во время беременности.
Начиная с эпохи 1940-х годов, ультразвуковой преобразователь был включен в испытательное оборудование для обнаружения дефектов в ряде применений, связанных с сонаром. Их можно использовать для обнаружения мелких трещин, пустот или пористых участков в бетоне и фундаменте здания, поврежденных или разрушенных металлических сварных швов и дефектов в других материалах, таких как пластик, керамика и композиты. Устройства универсальны, потому что излучаемые ими звуковые волны будут зависеть от любой среды, будь то жидкость, твердое вещество или газ. Однако с помощью детектора, используемого для измерения состояния газа, между газом и ультразвуковым преобразователем обычно помещают промежуточный гель , поскольку в противном случае звуковые волны плохо проходят и регистрируются в газовой среде.
Область обнаружения дефектов в ультразвуковой технологии подразделяется на пять различных типов конструкций датчиков: контактные, угловые , линии задержки, иммерсионные и двухэлементные преобразователи. Контактные датчики должны иметь близкую контактную близость к тому, что они измеряют, например, искатель шипов в строительстве, используемый для обнаружения деревянных балок за стенами. Погружной датчик является водонепроницаемым и помещен в поток жидкости. Форма углового луча и линии задержки ультразвукового преобразователя используются для измерения сварных швов и в условиях высоких температур. Двухэлементный преобразователь является одновременно передатчиком и приемником для непрерывного контроля шероховатых или потенциально дефектных поверхностей.