Uobičajene primjene ultrazvučnih sondi

Funkcija ultrazvučne sonde je pretvoriti ulaznu električnu energiju u mehaničku (tj. ultrazvučne valove) i zatim je odašiljati van, dok sama troši mali dio energije.

Ultrazvučni pretvornici naširoko se koriste, a prema industriji primjene dijele se na industriju, poljoprivredu, transport, život, medicinsku skrb i vojsku. Prema realiziranim funkcijama dijeli se na ultrazvučnu obradu, ultrazvučno čišćenje, ultrazvučnu detekciju, detekciju, nadzor, telemetriju, daljinsko upravljanje itd.; prema radnoj sredini dijeli se na tekućinu, plin, živo tijelo itd.; prema prirodi, dijeli se na ultrazvučni ultrazvuk, detekcijski ultrazvuk, ultrazvučno snimanje itd.

1. Piezoelektrični keramički transformator

Piezoelektrični keramički transformatori koriste piezoelektrični učinak piezoelektričnog tijela nakon polarizacije za postizanje izlaznog napona. Ulazni dio pokreće sinusoidalni naponski signal i vibrira kroz inverzni piezoelektrični efekt. Vibracijski val je mehanički povezan s izlaznim dijelom kroz ulazni i izlazni dio, a izlazni dio generira električni naboj putem pozitivnog piezoelektričnog učinka kako bi se ostvarila električna energija piezoelektričnog tijela. - Dvije transformacije mehaničke energije-električne energije za dobivanje najvećeg izlaznog napona na rezonantnoj frekvenciji piezoelektričnog transformatora. U usporedbi s elektromagnetskim transformatorima, ovo ima prednosti male veličine, male težine, velike gustoće snage, visoke učinkovitosti, otpornosti na kvarove, otpornosti na visoke temperature, ne boji se gorenja, nema elektromagnetskih smetnji i elektromagnetske buke, i jednostavne strukture, lako se pravi, jednostavno za masovnu proizvodnju, u nekim područjima postaju idealne zamjenske komponente za elektromagnetske transformatore i druge prednosti. Takvi se transformatori koriste u sklopnim pretvaračima, prijenosnim računalima, pokretačima neonskih svjetiljki itd.

2. Ultrazvučni motor

Ultrazvučni motor koristi stator kao pretvornik, koristi inverzni piezoelektrični učinak piezoelektričnog kristala kako bi stator motora vibrirao na ultrazvučnoj frekvenciji, a zatim prenosi energiju trenjem između statora i rotora kako bi pokrenuo rotor da se okreće. Ultrazvučni motori imaju malu veličinu, veliki okretni moment, visoku rezoluciju, jednostavnu strukturu, izravan pogon, nemaju mehanizam za kočenje i mehanizam ležaja. Ove su prednosti korisne za minijaturizaciju uređaja. Ultrazvučni motori naširoko se koriste u optičkim instrumentima, laserima, poluvodičkoj mikroelektronici, preciznim strojevima i instrumentima, robotici, medicini i bioinženjeringu.

3. Ultrazvučno čišćenje

Mehanizam ultrazvučnog čišćenja sastoji se u korištenju fizičkih učinaka kavitacije, tlaka zračenja, protoka zvuka itd. kada se ultrazvučni val širi u otopini za čišćenje, kako bi se mehanički oljuštila prljavština s dijelova za čišćenje, a u isto vrijeme, može pospješiti stvaranje kemikalija između otopine za čišćenje i prljavštine. reakcija radi postizanja svrhe čišćenja predmeta. Frekvencija koju koristi ultrazvučni stroj za čišćenje može se odabrati od 10 do 500 kHz prema veličini i namjeni predmeta čišćenja, općenito 20 do 50 kHz. S povećanjem frekvencije ultrazvučnog pretvarača mogu se koristiti Langevinov oscilator, longitudinalni oscilator, oscilator debljine itd. Što se tiče minijaturizacije, postoje i radijalne vibracije i vibracije savijanja vibratora pločice. Ultrazvučno čišćenje se sve više koristi u raznim industrijama, poljoprivredi, kućanskoj opremi, elektronici, automobilskoj industriji, gumi, tiskarstvu, zrakoplovima, hrani, bolnicama i medicinskim istraživanjima.

4. Ultrazvučno zavarivanje

Ultrazvučno zavarivanje može se podijeliti u dvije kategorije: ultrazvučno zavarivanje metala i ultrazvučno zavarivanje plastike. Među njima, ultrazvučna tehnologija zavarivanja plastike naširoko je korištena. Koristi ultrazvučne vibracije koje generira sonda za prijenos energije ultrazvučnih vibracija u područje zavarivanja kroz gornji zavareni spoj. Zbog velikog akustičnog otpora u području zavarivanja, odnosno spoju dvaju zavara, stvorit će se lokalna visoka temperatura za topljenje plastike, a zavarivanje će se završiti pod djelovanjem kontaktnog pritiska. Ultrazvučno zavarivanje plastike može olakšati zavarivanje dijelova koji se ne mogu zavariti drugim metodama zavarivanja. Osim toga, također štedi skupu naknadu za kalupe plastičnih proizvoda, skraćuje vrijeme obrade, poboljšava učinkovitost proizvodnje i ima karakteristike ekonomičnosti, brzine i pouzdanosti.

5. Ultrazvučna obrada

Fini abraziv se nanosi na obradak s određenim statičkim pritiskom zajedno s ultrazvučnim alatom za obradu, a isti oblik kao alat može se obraditi. Tijekom obrade, sonda mora generirati amplitudu od 15 do 40 mikrona na frekvenciji od 15 do 40 kHz. Ultrazvučni alat čini da abraziv na površini obratka neprestano udara značajnom udarnom silom, uništavajući dio ultrazvučnog zračenja i lomeći materijal kako bi se postigla svrha uklanjanja materijala. Ultrazvučna obrada se uglavnom koristi u obradi krhkih i tvrdih materijala kao što su drago kamenje, žad, mramor, ahat i cementni karbid, kao i obrada rupa posebnog oblika te finih i dubokih rupa. Osim toga, dodavanje ultrazvučnih sondi običnim alatima za rezanje također može igrati ulogu u poboljšanju točnosti i učinkovitosti.

6. Ultrazvučno mršavljenje

Pomoću efekta kavitacije i mikromehaničke vibracije ultrazvučnog pretvarača, višak masnih stanica ispod ljudske epiderme se razbija, emulgira i ispušta iz tijela, kako bi se postigla svrha mršavljenja i oblikovanja. Ovo je nova tehnologija koja je međunarodno razvijena 1990-ih. Talijan Zocchi prvi je put u krevetu upotrijebio ultrazvučno uklanjanje sala i postigao uspjeh, stvorivši presedan za plastičnu kirurgiju i ljepotu. Ultrazvučna tehnologija uklanjanja sala brzo se razvila u zemlji i inozemstvu.

7. Ultrazvučni uzgoj

Odgovarajuća učestalost i intenzitet ultrazvučnog zračenja sjemena biljaka može poboljšati klijavost sjemena, smanjiti stopu truljenja plijesni, pospješiti rast sjemena i poboljšati stopu rasta biljaka. Prema informacijama, ultrazvuk može povećati stopu rasta nekih sjemenki biljaka za 2 do 3 puta.

8. Elektronski tlakomjer

Ultrazvučni pretvarač koristi se za primanje tlaka krvne žile. Kada je balon komprimiran i pritisnut na krvnu žilu, ultrazvučna sonda ne može osjetiti pritisak krvne žile jer je primijenjeni tlak viši od tlaka vazodilatacije. Kada se tlak u krvnoj žili smanji na određenu vrijednost, tlak te dvije postiže ravnotežu. U to vrijeme ultrazvučni pretvarač može osjetiti pritisak krvne žile, što je sistolički tlak srca. vrijednost krvnog tlaka. Elektronički tlakomjer može smanjiti intenzitet rada medicinskog osoblja zbog ukidanja stetoskopa.

9. Telemetrija i daljinsko upravljanje

U otrovnim, radioaktivnim i drugim surovim okruženjima, ljudi ne mogu raditi u njegovoj blizini i treba ih kontrolirati na daljinu; električni prekidači kao što su televizori, ventilatori i svjetla trebaju daljinsko upravljanje, a ultrazvučni pretvornici mogu se instalirati za prijenos ultrazvučnih valova s ​​udaljene lokacije. Prijemni pretvarač na upravljačkom sustavu pretvara zvučni signal u električni signal kako bi sklopka djelovala.

10. Praćenje prometa

U suvremenom prometu vrlo je potrebno automatizirano praćenje prolaska i brojanje vozila kako bi se shvatilo funkcioniranje vozila. Na primjer, stanica za nadzor prometa instalira ultrazvučni pretvarač i njegovu pomoćnu opremu za primopredajnik i prijenos. Kada vozilo prođe, akustični puls se vraća, a broj dnevnih vozila može se dobiti brojanjem i akumuliranjem. Sonda dvostruke namjene postavljena je na stražnjem dijelu automobila kako bi se spriječile nesreće sudara unatrag. Instaliranje prijemnog piezoelektričnog ultrazvučnog pretvarača na cesti također može pratiti broj buke.

11. Rangiranje

Ultrazvučni uređaj za mjerenje raspona naziva se i zvučni ravnalo. Mjeri vremenski interval pulsa pomoću sonde s dvostrukom namjenom. Zvučno ravnalo može mjeriti udaljenost unutar 10m, a točnost može doseći nekoliko tisućinki.

12. Detekcija curenja i detekcija plina

Za tlačni sustav, kod curenja, buka mlaza uzrokovana je razlikom tlaka između unutarnje i vanjske strane tlačne posude. Ovaj spektar buke je izuzetno širok. Za netlačne sustave, ultrazvučni izvor može se postaviti unutar zatvorenog sustava i primati izvan zatvorenog sustava. Općenito, amplituda signala izmjerena kada nema curenja je vrlo mala ili nikakva, a amplituda signala ima tendenciju naglog povećanja na točki curenja. Detekcija protoka plina također je jedno od važnih sredstava u kemijskoj industriji. Postoje različita pojačala za detekciju protoka, kao što su rotametri i tako dalje. Ali glavna prednost korištenja ultrazvučne sonde je ta što ne ometa protok tekućine.

13. Prikupljanje informacija

Kako bi ostvarili funkcije kao što su slobodno hodanje u prostoru i prepoznavanje objekata, inteligentni roboti ne samo da trebaju koristiti ultrazvučne sonde za mjerenje udaljenosti i vođenje slijepih, već trebaju i prepoznavanje slika. Stoga su mali nizovi ultrazvučnih sondi potrebni za postizanje višestrukih funkcija, a ovaj aspekt će postati važna tema istraživanja, privlačeći mnoge znanstvenike da tome teže.