Ultrasone sensorprestaties
Piëzo-elektrische ultrasone sensoren gebruiken het principe van piëzo-elektrisch effect van piëzo-elektrische materialen om te werken. Veelgebruikte materialen voor gevoelige componenten zijn voornamelijk piëzo-elektrische kristallen en piëzo-elektrisch keramiek.
Volgens het verschil tussen de positieve en inverse piëzo-elektrische effecten, worden piëzo-elektrische ultrasone sensoren onderverdeeld in generatoren (zendende sondes) en ontvangers (ontvangende sondes). Afhankelijk van de structuur en het gebruikte golftype, kunnen ze worden onderverdeeld in rechte sondes, oppervlaktegolfsondes en Lamb-golfsonde, sonde met variabele hoek, dubbele kristalsonde, focussonde, waterdompelsonde, watersproeisonde en speciale sonde, enz. .
De piëzo-elektrische ultrasone generator maakt gebruik van het principe van omgekeerd piëzo-elektrisch nut om trillingen om te zetten in hoogfrequente trillingsanalyse en genereert vervolgens ultrasone golven. Wanneer de frequentie van de wisselspanning gelijk is aan de resonantiefrequentie van het piëzo-elektrische materiaal, zal dit resonantie veroorzaken en is de ultrasone golf die op dit moment wordt gegenereerd het sterkst. De piëzo-elektrische ultrasone sensor kan hoogfrequente ultrasone golven van tientallen kilohertz tot tientallen megahertz genereren, en het geluidsintensiteitsniveau kan tientallen watts per kubieke centimeter bereiken.
De sleutelstructuur van een typische piëzo-elektrische ultrasone sensor bestaat uit een piëzo-elektrische wafer, een absorptieblok (dempingsblok) en een beschermende film. Piëzo-elektrische wafels zijn meestal schijfvormig en de ultrasone frequentie is omgekeerd evenredig met de dikte. De twee zijden van de piëzo-elektrische chip zijn geplateerd met een zilveren laag als een geleidend poolstuk, de onderkant is geaard en de bovenkant wordt naar de aardingsdraad van de transformator geleid. Om het directe contact tussen de sensor en de DUT beter te voorkomen en de piëzo-elektrische chip te beschadigen, wordt onder de piëzo-elektrische chip een beschermende film geplakt. Het effect van het absorptieblok is om de kwaliteit van de mechanische uitrusting van de piëzo-elektrische chip te verminderen en de kinetische energie van de ultrasone golf te absorberen.
De piëzo-elektrische ultrasone ontvanger werkt volgens het principe van het positieve piëzo-elektrische effect. Wanneer ultrasone golven inwerken op de piëzo-elektrische wafel om ervoor te zorgen dat de wafel uitzet en samentrekt, worden ladingen van tegengestelde polariteit gegenereerd op de twee oppervlakken van de wafel. Deze ladingen worden omgezet in spanningen en na versterking naar het meetschema gestuurd en uiteindelijk geregistreerd of weergegeven. De structuur van een piëzo-elektrische ultrasone ontvanger is in principe hetzelfde als die van een ultrasone generator, en soms wordt dezelfde sensor gebruikt als zowel een generator als een ontvanger.
De belangrijkste prestaties van de ultrasone sensor omvatten:
(1) Werkfrequentie: De werkfrequentie is de resonantiefrequentie van de piëzo-elektrische wafer. Wanneer de frequentie van de wisselspanning die aan zijn twee uiteinden wordt aangelegd gelijk is aan de resonantiefrequentie van de chip, is de uitgangsenergie het hoogst en de gevoeligheid het hoogst.
(2) Werktemperatuur: omdat het Curie-punt van piëzo-elektrische materialen over het algemeen relatief hoog is, vooral wanneer de ultrasone sonde die voor diagnose wordt gebruikt, een laag vermogen gebruikt, is de werktemperatuur relatief laag en kan deze lange tijd zonder storing werken. De temperatuur van medische ultrasone sondes is relatief hoog en vereist aparte koelapparatuur.
(3) Gevoeligheid: hangt voornamelijk af van de fabricagewafel zelf. De elektromechanische koppelingscoëfficiënt is groot en de gevoeligheid is hoog; integendeel, de gevoeligheid is laag.
Werkcriteria van ultrasone sensoren:
Ultrasone sensoren kunnen worden onderverdeeld in piëzo-elektrisch, magnetostrictief, elektromagnetisch, enz. volgens hun werkingsprincipes. Het piëzo-elektrische type wordt het meest gebruikt.
