超声换能器被分为三大类:发射器、接收器和收发器。发射器是将电信号转换成超声,接收器是将超声转换为电信号,而收发器既可以发射也可以接收超声信号。
类似于雷达和声呐,超声换能器用于系统通过解释发射信号来评估目标。例如:通过测量发射信号和接收回声的时间间隔,可计算出物体的距离。无源超声波传感器是基于麦克风来检测在一定条件下存在的噪声。
超声波探头和超声波浴可以应用超声波能量来搅拌各种材料中的颗粒。
超声换能器应用
超声可用来测量风速和风向、槽或通道流体液位及通过空气或水的速度。对于测量速度或方向,设备使用多个检测器,并通过到达空气或水中的微粒的相对距离来计算速度。对于测量槽或通道液位,传感器用来测量到达液体表面的距离。进一步的应用包括:增湿器、声呐、医学超声、防盗报警器、无损检测和无线充电。
该技术可以检测接近对象和跟踪他们的位置。
换能器
超声换能器将AC转换成超声,也可逆向转换。通常超声换能器指的是压电换能器或电容换能器。当施加电压时,压电晶体可以改变尺寸和形状;AC电压使它们在同样的频率下振荡并产生超声波。电容换能器使用导电隔膜和背板间的静电场。
当施加外力时,压电材料可以产生电压,所以压电材料也可作为超声探测器。一些系统分别使用发射器和接收器,而其他也可将两个功能结合到单个压电收发器上。
超声换能器也可以使用非压电原理。例如:磁致伸缩。具有这种性质的材料暴露于磁场时会产生微小形变,可制成实用的换能器。
电容器麦克风具有很薄的隔膜来响应超声波。隔膜与密集背衬间电场发生变化将声信号转换成被放大的电流。
在医疗中的应用
医疗超声换能器(探头)有各种不同的形状与尺寸,用于制作身体各个部位横截面的图像。执行超声引导程序的临床医生经常使用探针定位系统来保持超声波换能器。
空气检测传感器用于各种角色。非侵入式空气检测是针对患者安全性强制的关键的情况。 可以消除或大大降低许多影响幅度或基于连续波的感测系统的性能的变量,从而产生准确和可重复的检测。
该技术的一个原理是发射信号由短脉冲的超声能量组成。 在每次突发之后,电子设备在与能量通过容器所需的时间相对应的短时间窗口内寻找返回信号。只有在此期间收到的信号才有资格进行额外的信号处理。这个原理类似于雷达范围门控。
在工业中的使用
超声波传感器可以检测目标的运动,并在许多自动化工厂和加工厂中测量到达他们的距离。传感器可以具有开/关数字输出,用于检测物体的移动,或与距离成比例的模拟输出。它们也可作为网状引导系统的一部分,感知材料的边缘。
超声波传感器广泛用于汽车中作为停车传感器,以帮助驾驶员倒车到停车位。他们正在测试一些其他汽车用途,包括超声波人员检测和协助自主无人机导航。
由于超声波传感器使用声音而不是光线进行检测,因此它们可用于光电传感器不能使用的应用中。超声波是清晰的物体检测,清晰的标签检测和液位测量等应用的一个很好的解决方案,这些应用中目标的半透明性使用光电方法很难解决。同样,目标颜色和/或反射率也不影响超声波传感器,可在高眩光环境中可靠地运行。
无源超声波传感器可用于检测高压气体或液体泄漏或其他产生超声波的危险状况。在这些设备中,来自传感器(麦克风)的音频转换为人类听觉范围。
大功率超声波发射器用于市售的超声波清洗装置。将超声换能器固定在不锈钢盘上,该槽装满溶剂(通常为水或异丙醇)。电方波反馈给传感器,在溶剂中产生足够的声音,引起气蚀。
超声波技术已被用于多重清洗。
超声波测试也被广泛应用于冶金和工程中,以使用不同类型的扫描来评估腐蚀,焊缝和材料缺陷。
下面来看看我们(哈尔滨芯明天科技有限公司)提供的超声换能器吧!
接触式换能器/Contact Transducers
接触式换能器普遍使用的是将纵波引入到材料中。它是单元件换能器,设计用于一般接触式探伤检测,如:金属、陶瓷及复合材料。这种换能器具有坚固的结构及较大的阻抗来抵抗断裂及粗糙的表面。
优点:
• 较薄的外壁,表面硬化镀铬的外壳,利于标准接触
• 兼容所有商业化探伤设备
• 指尖式迭尔林套筒减少外壳噪声
• 可提供通用的高敏感度、高分辨率换能器
延迟线换能器/Delay Line Transducers
我们可提供高分辨率及高阻尼整套延迟线换能器,带有可更换和永久型延迟线。这种延迟线换能器推荐用于较薄材料的厚度测量与检测,及近表面探伤检验。
角光束传感器(角度声束探头/斜探头)/Angle Beam Transducers
双元件换能器是在单个壳体中包含两个单独的元件,独立的传递和接收超声信号。这种元件通常被切割一个角度,并安装在延迟线上。这可以帮助改善近表面分辨,交叉梁设计也有助于创造聚焦,使双元件换能器更加敏感,从而由腐蚀和斑点引起的不规则的损坏中输出。
浸入式换能器/Immersion Transducers
浸入式换能器设计用于工作在浸没槽或带有起泡器和/或喷射器系统。这种换能器生产带有UHV防水连接器,可以设计带有平面或聚焦透镜。
优点:
•浸入式换能器以大表面高速扫描来加速测试结果
•可提供球形聚焦,可改善对更小损伤的敏感度
•环氧四分波长匹配层将敏感度及分辨率较大化
•可提供圆柱形聚焦,用于管及棒监测
高频换能器/High Frequency Transducers
高频换能器可提供频率范围从30MHZ至150MHZ。应用包括声学显微术、探伤检测、在微电子工业中的倒装芯片中的焊料凸块的表征、金属厚度的高分辨率可达0.001”(0.0254mm),高分辨率表面波形成像。
优点:
•宽波段,高阻尼信号,缺陷探伤可探测小至0.001”(0.0254mm)
•极短波用于厚度测量
•接触式及浸没式延迟样式可选
•浸没式换能器可选光学平面镜
剪切波换能器
剪切波换能器设计用于激励剪切波直接进入材料,不使用角度梁楔形。独特的设计参数将纵向分量较小化。应用包括直接剪切波速率、杨氏弹性模量及剪切测量。
在单个换能器中可定制特殊纵向/剪切组合型。
小型换能器/Pinducers
这种小型换能器的设计是用于冲击波应用。
优点:
• 直接垂直引入剪切波,无角度楔形;
• 频率范围宽;
• 可利用楔形来发射水平或垂直的偏振剪切波。
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