Běžné aplikace ultrazvukových měničů

Funkcí ultrazvukového měniče je přeměnit vstupní elektrickou energii na mechanickou energii (tj. ultrazvukové vlny) a poté ji vysílat, přičemž spotřebuje malou část samotné energie.

Ultrazvukové snímače jsou široce používány a jsou rozděleny do průmyslu, zemědělství, dopravy, života, lékařské péče a armády podle aplikačních odvětví. Podle realizovaných funkcí se dělí na ultrazvukové zpracování, ultrazvukové čištění, ultrazvukovou detekci, detekci, monitorování, telemetrii, dálkové ovládání atd.; podle pracovního prostředí se dělí na kapalinu, plyn, živé tělo atd.; podle povahy se dělí na výkonový ultrazvuk, detekční ultrazvuk, ultrazvukové zobrazování atd. .

1. Piezoelektrický keramický transformátor

Piezoelektrické keramické transformátory využívají piezoelektrický efekt piezoelektrického tělesa po polarizaci k dosažení napěťového výstupu. Vstupní část je poháněna sinusovým napěťovým signálem a vibruje prostřednictvím inverzního piezoelektrického jevu. Vibrační vlna je mechanicky připojena k výstupní části prostřednictvím vstupní a výstupní části a výstupní část generuje elektrický náboj prostřednictvím pozitivního piezoelektrického jevu pro realizaci elektrické energie piezoelektrického tělesa. - Dvě transformace mechanické energie-elektrické energie pro získání nejvyššího výstupního napětí na rezonanční frekvenci piezoelektrického transformátoru. Ve srovnání s elektromagnetickými transformátory to má výhody malé velikosti, nízké hmotnosti, vysoké hustoty výkonu, vysoké účinnosti, odolnosti proti zhroucení, vysoké teplotní odolnosti, nebojí se hoření, žádného elektromagnetického rušení a elektromagnetického šumu a jednoduché struktury, snadné výroby, snadná sériová výroba, v některých oblastech se stávají ideální náhradní komponenty pro elektromagnetické transformátory a další výhody. Takové transformátory se používají ve spínacích převodnících, noteboocích, ovladačích neonových lamp a dalších.

2. Ultrazvukový motor

Ultrazvukový motor využívá stator jako měnič, využívá inverzního piezoelektrického jevu piezoelektrického krystalu k tomu, aby stator motoru vibroval na ultrazvukové frekvenci, a poté přenáší energii třením mezi statorem a rotorem, aby poháněl rotor k otáčení. Ultrazvukové motory mají malou velikost, velký točivý moment, vysoké rozlišení, jednoduchou strukturu, přímý pohon, žádný brzdný mechanismus a žádný ložiskový mechanismus. Tyto výhody jsou výhodné pro miniaturizaci zařízení. Ultrazvukové motory jsou široce používány v optických přístrojích, laserech, polovodičové mikroelektronice, přesných strojích a přístrojích, robotice, medicíně a bioinženýrství.

3. Ultrazvukové čištění

Mechanismus ultrazvukového čištění spočívá ve využití fyzikálních účinků kavitace, tlaku záření, proudění zvuku atd. při šíření ultrazvukové vlny v čisticím roztoku k mechanickému odlupování nečistot na čisticích částech a zároveň k může podporovat tvorbu chemikálií mezi čisticím roztokem a nečistotou. reakce k dosažení účelu čištění objektu. Frekvenci používanou ultrazvukovým čisticím strojem lze volit od 10 do 500 kHz podle velikosti a účelu čisticího předmětu, obecně 20 až 50 kHz. Se zvýšením frekvence ultrazvukového měniče lze použít Langevinův oscilátor, podélný oscilátor, oscilátor tloušťky atd. Z hlediska miniaturizace existují také radiální vibrace a ohybové vibrace destičkového vibrátoru. Ultrazvukové čištění se stále více používá v různých průmyslových odvětvích, zemědělství, vybavení domácností, elektronice, automobilový průmysl, guma, tisk, letadla, potraviny, nemocnice a lékařský výzkum.

4. Ultrazvukové svařování

Ultrazvukové svařování lze rozdělit do dvou kategorií: ultrazvukové svařování kovů a ultrazvukové svařování plastů. Mezi nimi byla široce používána technologie ultrazvukového svařování plastů. Využívá ultrazvukové vibrace generované převodníkem k přenosu energie ultrazvukových vibrací do oblasti svařování přes horní svařenec. Vzhledem k velkému akustickému odporu v oblasti svařování, tj. spojení dvou svařenců, bude generována místní vysoká teplota k roztavení plastu a svářecí práce budou dokončeny působením kontaktního tlaku. Ultrazvukové svařování plastů může usnadnit svařování dílů, které nelze svařit jinými metodami svařování. Kromě toho také šetří drahý poplatek za výrobu plastových výrobků, zkracuje dobu zpracování, zlepšuje efektivitu výroby a má vlastnosti hospodárnosti, rychlosti a spolehlivosti.

5. Ultrazvukové zpracování

Jemné brusivo se na obrobek nanáší určitým statickým tlakem spolu s ultrazvukovým obráběcím nástrojem a lze obrábět stejný tvar jako nástroj. Během zpracování musí převodník generovat amplitudu 15 až 40 mikronů při frekvenci 15 až 40 kHz. Ultrazvukový nástroj způsobuje, že brusivo na povrchu obrobku nepřetržitě naráží značnou nárazovou silou, ničí část ultrazvukového záření a láme materiál, aby se dosáhlo účelu odstranění materiálu. Ultrazvukové zpracování se používá hlavně při zpracování křehkých a tvrdých materiálů, jako jsou drahokamy, nefrit, mramor, achát a slinutý karbid, stejně jako při zpracování otvorů speciálního tvaru a jemných a hlubokých otvorů. Navíc přidání ultrazvukových měničů k běžným řezným nástrojům může také hrát roli ve zlepšení přesnosti a účinnosti.

6. Ultrazvukové hubnutí

Pomocí kavitačního efektu a mikromechanické vibrace ultrazvukového snímače jsou přebytečné tukové buňky pod lidskou epidermis rozbity, emulgovány a vypuštěny z těla, aby bylo dosaženo účelu zhubnout a tvarovat. Jedná se o novou technologii vyvinutou mezinárodně v 90. letech 20. století. Ital Zocchi poprvé použil ultrazvukové odstranění tuku v posteli a dosáhl úspěchu a vytvořil precedens pro plastickou chirurgii a krásu. Technologie ultrazvukového odstraňování tuku se rychle vyvíjela doma i v zahraničí.

7. Ultrazvukový chov

Vhodná frekvence a intenzita ultrazvukového ozařování semen rostlin může zlepšit rychlost klíčení semen, snížit rychlost hniloby plísní, podpořit růst semen a zlepšit rychlost růstu rostlin. Podle informací může ultrazvuk zvýšit rychlost růstu některých rostlinných semen 2 až 3krát.

8. Elektronický tlakoměr

Ultrazvukový snímač se používá k příjmu tlaku v krevní cévě. Když je balónek stlačen a přitlačen na krevní cévu, ultrazvukový snímač nemůže cítit tlak krevní cévy, protože aplikovaný tlak je vyšší než vazodilatační tlak. Když tlak v cévě klesne na určitou hodnotu, tlak obou dosáhne rovnováhy. V této době může ultrazvukový měnič cítit tlak krevní cévy, což je systolický tlak srdce. hodnota krevního tlaku. Elektronický tlakoměr může snížit pracnost zdravotnického personálu z důvodu zrušení stetoskopu.

9. Telemetrie a dálkové ovládání

V toxickém, radioaktivním a jiném drsném prostředí lidé nemohou pracovat v jeho blízkosti a je třeba je ovládat na dálku; elektrické spínače, jako jsou televizory, ventilátory a světla, vyžadují dálkové ovládání a ultrazvukové snímače mohou být instalovány pro přenos ultrazvukových vln ze vzdáleného místa. Přijímací převodník na řídicím systému převádí akustický signál na elektrický signál, aby se spínač aktivoval.

10. Monitorování provozu

V moderním provozu je velmi nutné automaticky sledovat projíždění a počítání vozidel pro uchopení chodu vozidel. Například stanice dohledu nad provozem instaluje ultrazvukový snímač a jeho pomocné zařízení pro transceiver i přenos. Když vozidlo projede, akustický impuls se vrátí a počet denních vozidel lze získat počítáním a sčítáním. V zadní části vozu je instalován dvouúčelový převodník, který zabraňuje nehodám při zpětné kolizi. Instalací přijímacího piezoelektrického ultrazvukového měniče na silnici lze také sledovat šumové číslo.

11. Rozsah

Ultrazvukové měřící zařízení se také nazývá zvukové pravítko. Měří časový interval pulzu pomocí dvouúčelového převodníku. Zvukové pravítko dokáže změřit vzdálenost do 10 m a přesnost může dosáhnout několika tisícin.

12. Detekce netěsností a detekce plynů

U tlakového systému je v místě úniku hluk trysky způsoben rozdílem tlaků mezi vnitřkem a vnějškem tlakové nádoby. Toto spektrum šumu je extrémně široké. U beztlakových systémů může být ultrazvukový zdroj umístěn v uzavřeném systému a přijímán z vnějšku uzavřeného systému. Obecně platí, že amplituda signálu měřená, když nedochází k žádnému úniku, je velmi malá nebo žádná a amplituda signálu má tendenci se v místě úniku náhle zvýšit. Detekce průtoku plynu je také jedním z důležitých prostředků v chemickém průmyslu. Existují různé zesilovače pro detekci průtoku, jako jsou rotametry a tak dále. Ale hlavní výhodou použití ultrazvukového měniče je to, že nebrání průtoku tekutiny.

13. Sběr informací

Aby mohli inteligentní roboti realizovat funkce, jako je volná chůze v prostoru a rozpoznávání objektů, potřebují nejen používat ultrazvukové snímače k ​​měření vzdálenosti a navádění nevidomých, ale potřebují také rozpoznávat obraz. Proto jsou k dosažení více funkcí vyžadována malá pole ultrazvukových měničů a tento aspekt se stane důležitým výzkumným tématem, které přitahuje mnoho vědců, aby o něj usilovali.