Egwyddorion Sylfaenol Darganfyddwr Ystod Ultrasonic
1. generadur ultrasonic
Er mwyn astudio a defnyddio tonnau ultrasonic, mae llawer o eneraduron ultrasonic wedi'u dylunio a'u cynhyrchu. Yn gyffredinol, gellir rhannu generaduron ultrasonic yn ddau gategori: un yw cynhyrchu tonnau ultrasonic trwy ddulliau trydanol, a'r llall yw cynhyrchu tonnau ultrasonic trwy ddulliau mecanyddol. Mae dulliau trydanol yn cynnwys mathau piezoelectric, magnetostrictive, a thrydan; mae dulliau mecanyddol yn cynnwys ffliwtiau garsiwn, chwibanau hylif, a chwibanau llif aer. Mae'r tonnau ultrasonic y maent yn eu cynhyrchu yn amrywio o ran amlder, pŵer, a nodweddion sonig, ac felly mae ganddynt wahanol ddefnyddiau. Y mwyaf cyffredin a ddefnyddir yw'r generadur piezoelectrig ultrasonic.
2. Egwyddor generadur piezoelectrig ultrasonic
Mae generaduron ultrasonic piezoelectrig mewn gwirionedd yn defnyddio cyseiniant crisialau piezoelectrig i weithio. Dangosir strwythur mewnol y generadur ultrasonic yn Ffigur 1. Mae ganddo ddau wafferi piezoelectrig a phlât cyseiniant. Pan fydd signal pwls yn cael ei gymhwyso i'w ddau begwn, y mae ei amlder yn hafal i amlder osciliad naturiol y sglodion piezoelectrig, bydd y sglodion piezoelectrig yn atseinio, ac yn gyrru'r plât cyseiniant i ddirgrynu, gan gynhyrchu tonnau ultrasonic. I'r gwrthwyneb, os nad oes foltedd yn cael ei gymhwyso rhwng y ddau electrod, pan fydd y plât soniarus yn derbyn tonnau ultrasonic, bydd yn pwyso'r sglodion piezoelectrig i ddirgrynu, gan drosi ynni mecanyddol yn signalau trydanol, ac yna mae'n dod yn dderbynnydd ultrasonic.
3. Egwyddor sylfaenol darganfyddwr amrediad ultrasonic
Mae'r trosglwyddydd ultrasonic yn allyrru tonnau ultrasonic i gyfeiriad penodol, ac yn dechrau amseru ar yr un pryd â'r amser allyriadau. Mae'r tonnau ultrasonic yn lluosogi yn yr awyr, ac yn dychwelyd ar unwaith wrth ddod ar draws rhwystrau ar y ffordd, ac mae'r derbynnydd ultrasonic yn stopio amseru yn syth ar ôl derbyn y tonnau adlewyrchiedig. Cyflymder lluosogi tonnau ultrasonic yn yr aer yw 340m/s. Yn ôl yr amser t a gofnodwyd gan yr amserydd, gellir cyfrifo'r pellter(au) rhwng y pwynt allyrru a'r rhwystr, sef: s=340t/2. Dyma'r dull amrywio amser gwahaniaeth fel y'i gelwir.
Egwyddor mesur pellter ultrasonic yw defnyddio'r cyflymder lluosogi hysbys o donnau ultrasonic yn yr aer i fesur yr amser y mae'n ei gymryd i'r tonnau sain ddod ar draws rhwystrau ac adlewyrchu'n ôl ar ôl iddynt gael eu hallyrru, ac i gyfrifo'r pellter gwirioneddol o'r pwynt allyriadau i'r rhwystr yn seiliedig ar y gwahaniaeth amser rhwng allyriadau a derbyniad. Gellir gweld bod yr egwyddor o amrywio ultrasonic yr un fath ag egwyddor radar.
Mynegir y fformiwla ar gyfer amrediad fel: L=C×T
Yn y fformiwla, L yw'r hyd pellter mesuredig; C yw cyflymder lluosogi tonnau ultrasonic yn yr awyr; T yw gwahaniaeth amser y lledaeniad pellter mesuredig (T yw hanner y gwerth amser o drosglwyddo i dderbyn).
Defnyddir amrediad uwchsonig yn bennaf ar gyfer mesur pellter o nodiadau atgoffa gwrthdroi, safleoedd adeiladu, safleoedd diwydiannol, ac ati.
Oherwydd manteision allyriad cyfeiriadol hawdd tonnau ultrasonic, cyfeiriadedd da, rheolaeth hawdd ar ddwysedd, a dim cysylltiad uniongyrchol â'r gwrthrych a fesurir, mae'n ddull delfrydol ar gyfer mesur uchder hylif. Mewn mesuriad lefel hylif manwl gywir, mae angen sicrhau cywirdeb mesur lefel milimetr, ond ar hyn o bryd, dim ond cywirdeb mesur lefel centimetr sydd gan ASICs domestig amrywiol. Trwy ddadansoddi achosion gwallau amrediad ultrasonic, gwella'r gwahaniaeth amser mesur i'r lefel microsecond, a defnyddio'r synhwyrydd tymheredd LM92 i wneud iawn am gyflymder lluosogi tonnau sain, gall y darganfyddwr amrediad ultrasonic manwl uchel a ddyluniwyd gennym gyflawni cywirdeb mesur lefel milimetr.
