Bežné aplikácie ultrazvukových prevodníkov

Funkciou ultrazvukového prevodníka je previesť vstupnú elektrickú energiu na mechanickú energiu (tj ultrazvukové vlny) a potom ju prenášať von, pričom spotrebúva malú časť samotnej energie.

Ultrazvukové prevodníky sú široko používané a sú rozdelené na priemysel, poľnohospodárstvo, dopravu, život, lekársku starostlivosť a armádu podľa aplikačného priemyslu. Podľa realizovaných funkcií sa delí na ultrazvukové spracovanie, ultrazvukové čistenie, ultrazvukovú detekciu, detekciu, monitorovanie, telemetriu, diaľkové ovládanie atď.; podľa pracovného prostredia sa delí na kvapalinu, plyn, živé telo atď.; podľa povahy je rozdelený na výkon ultrazvukový, detekčný ultrazvukový, ultrazvukové zobrazovanie atď. .

1. Piezoelektrický keramický transformátor

Piezoelektrické keramické transformátory využívajú piezoelektrický efekt piezoelektrického telesa po polarizácii na dosiahnutie napäťového výkonu. Vstupná časť je poháňaná signálom sínusového napätia a vibruje inverzným piezoelektrickým efektom. Vibračná vlna je mechanicky spojená s výstupnou časťou cez vstupnú a výstupnú časť a výstupná časť generuje elektrický náboj prostredníctvom kladného piezoelektrického efektu na realizáciu elektrickej energie piezoelektrického telesa. - Dve transformácie mechanickej energie a elektrickej energie na získanie najvyššieho výstupného napätia na rezonančnej frekvencii piezoelektrického transformátora. V porovnaní s elektromagnetickými transformátormi to má výhody malých rozmerov, nízkej hmotnosti, vysokej hustoty výkonu, vysokej účinnosti, odolnosti proti poruchám, vysokej teplotnej odolnosti, nebojí sa horenia, žiadneho elektromagnetického rušenia a elektromagnetického šumu a jednoduchej štruktúry, ľahko vyrobiteľné, ľahko sériovej výroby, v Niektorých oblastiach sa stávajú ideálnymi náhradnými komponentmi pre elektromagnetické transformátory a ďalšie výhody. Takéto transformátory sa používajú pri prepínaní prevodníkov, notebookov, ovládačov neónových žiaroviek a ďalších.

2. Ultrazvukový motor

Ultrazvukový motor používa stator ako prevodník, používa inverzný piezoelektrický efekt piezoelektrického kryštálu na to, aby stator motora vibroval na ultrazvukovej frekvencii, a potom prenáša energiu trením medzi statorom a rotorom, aby poháňal rotor k otáčaniu. Ultrazvukové motory majú malé rozmery, veľký krútiaci moment, vysoké rozlíšenie, jednoduchú štruktúru, priamy pohon, žiadny brzdový mechanizmus a žiadny ložiskový mechanizmus. Tieto výhody sú prospešné pre miniaturizáciu zariadenia. Ultrazvukové motory sú široko používané v optických prístrojoch, laseroch, polovodičovej mikroelektronike, presných strojoch a nástrojoch, robotike, medicíne a bioinžinierstve.

3. Ultrazvukové čistenie

Mechanizmom ultrazvukového čistenia je použitie fyzikálnych účinkov kavitácie, tlaku žiarenia, prietoku zvuku atď., Keď sa ultrazvuková vlna šíri v čistiacom roztoku, na mechanické odlupovanie nečistôt na čistiacich častiach a zároveň môže podporovať tvorbu chemikálií medzi čistiacim roztokom a nečistotami. reakcia na dosiahnutie účelu čistenia objektu. Frekvenciu, ktorú používa ultrazvukový čistiaci stroj, je možné zvoliť od 10 do 500 kHz podľa veľkosti a účelu čistiaceho objektu, zvyčajne 20 až 50 kHz. So zvýšením frekvencie ultrazvukového prevodníka je možné použiť Langevinov oscilátor, pozdĺžny oscilátor, oscilátor hrúbky atď. Pokiaľ ide o miniaturizáciu, existujú aj radiálne vibrácie a ohybové vibrácie doštičkového vibrátora. Ultrazvukové čistenie sa čoraz viac používa v rôznych priemyselných odvetviach, poľnohospodárstve, domácich zariadeniach, elektronike, automobilovom priemysle, gume, tlači, lietadlách, potravinách, nemocniciach a lekárskom výskume.

4. Ultrazvukové zváranie

Ultrazvukové zváranie možno rozdeliť do dvoch kategórií: ultrazvukové zváranie kovov a ultrazvukové zváranie plastov. Medzi nimi sa široko používa ultrazvuková technológia zvárania plastov. Využíva ultrazvukové vibrácie generované prevodníkom na prenos ultrazvukovej vibračnej energie do oblasti zvárania cez horný zvar. Vzhľadom na veľký akustický odpor v oblasti zvárania, to znamená spojenie dvoch zvarov, sa vytvorí miestna vysoká teplota na roztavenie plastu a zváracie práce sa dokončia pôsobením kontaktného tlaku. Ultrazvukové zváranie plastov môže uľahčiť zváranie častí, ktoré nie je možné zvárať inými metódami zvárania. Okrem toho tiež šetrí drahý poplatok za plesne plastových výrobkov, skracuje čas spracovania, zlepšuje efektivitu výroby a má vlastnosti hospodárnosti, rýchlosti a spoľahlivosti.

5. Ultrazvukové spracovanie

Jemné abrazívum sa aplikuje na obrobok s určitým statickým tlakom spolu s ultrazvukovým obrábacím nástrojom a rovnakým tvarom, ako je možné nástroj obrábať. Počas spracovania musí snímač generovať amplitúdu 15 až 40 mikrónov pri frekvencii 15 až 40 kHz. Ultrazvukový nástroj robí abrazívum na povrchu obrobku nepretržitým nárazom so značnou nárazovou silou, ničí časť ultrazvukového žiarenia a rozbije materiál, aby sa dosiahol účel odstránenia materiálu. Ultrazvukové spracovanie sa používa hlavne pri spracovaní krehkých a tvrdých materiálov, ako sú drahokamy, nefrit, mramor, achát a cementovaný karbid, ako aj pri spracovaní špeciálnych otvorov a jemných a hlbokých otvorov. Okrem toho pridanie ultrazvukových prevodníkov do bežných rezných nástrojov môže tiež hrať úlohu pri zlepšovaní presnosti a účinnosti.

6. Ultrazvukové chudnutie

Pomocou kavitačného efektu a mikromechanických vibrácií ultrazvukového prevodníka sa prebytočné tukové bunky pod ľudskou epidermou rozbijú, emulgujú a vypúšťajú z tela, aby sa dosiahol účel chudnutia a tvarovania. Ide o novú technológiu vyvinutú medzinárodne v 1990. rokoch. Ultrazvuková technológia odstraňovania tukov sa rýchlo vyvinula doma aj v zahraničí.

7. Ultrazvukový chov

Vhodná frekvencia a intenzita ultrazvukového ožarovania na semenách rastlín môže zlepšiť rýchlosť klíčenia semien, znížiť rýchlosť hniloby plesní, podporiť rast semien a zlepšiť rýchlosť rastu rastlín. Podľa informácií môže ultrazvuk zvýšiť rýchlosť rastu niektorých semien rastlín 2 až 3 krát.

8. Elektronický sfygmomanometer

Ultrazvukový prevodník sa používa na príjem tlaku krvnej cievy. Keď je balónik stlačený a pritlačený k krvnej cieve, ultrazvukový prevodník nemôže cítiť tlak krvnej cievy, pretože aplikovaný tlak je vyšší ako vazodilatačný tlak. Keď tlak krvnej cievy klesne na určitú hodnotu, tlak týchto dvoch dosiahne rovnováhu. V tomto okamihu môže ultrazvukový prevodník cítiť tlak krvnej cievy, čo je systolický tlak srdca. hodnota krvného tlaku. Elektronický sfygmomanometer môže znížiť intenzitu práce zdravotníckeho personálu v dôsledku zrušenia stetoskopu.

9. Telemetria a diaľkové ovládanie

V toxickom, rádioaktívnom a inom drsnom prostredí ľudia nemôžu pracovať v jeho blízkosti a musia byť ovládaní na diaľku; elektrické spínače, ako sú televízory, ventilátory a svetlá, potrebujú diaľkové ovládanie a ultrazvukové prevodníky môžu byť inštalované na prenos ultrazvukových vĺn zo vzdialeného miesta. Prijímací prevodník na riadiacom systéme prevádza akustický signál na elektrický signál, aby spínač pôsobil.

10. Monitorovanie dopravy

V modernej premávke je veľmi potrebné automaticky monitorovať prejazd a počítanie vozidiel, aby sa pochopila prevádzka vozidiel. Napríklad stanica dohľadu nad premávkou inštaluje ultrazvukový prevodník a jeho pomocné zariadenie pre vysielač aj prevodovku. Keď vozidlo prejde, vráti sa akustický impulz a počet denných vozidiel je možné získať počítaním a akumuláciou. V zadnej časti vozidla je inštalovaný dvojúčelový prevodník, aby sa zabránilo nehodám pri spätnej kolízii. Inštalácia prijímacieho piezoelektrického ultrazvukového prevodníka na ceste môže tiež monitorovať hodnotu hluku.

11. Rozsah

Ultrazvukové rozlišovacie zariadenie sa tiež nazýva zvukové pravítko. Meria časový interval impulzu prostredníctvom dvojúčelového prevodníka. Zvukové pravítko dokáže merať vzdialenosť do 10 m a presnosť môže dosiahnuť niekoľko tisícin.

12. Detekcia úniku a detekcia plynov

Pre tlakový systém je pri netesnosti hluk prúdu spôsobený tlakovým rozdielom medzi vnútornou a vonkajšou časťou tlakovej nádoby. Toto spektrum šumu je extrémne široké. Pre netlakové systémy môže byť ultrazvukový zdroj umiestnený v uzavretom systéme a prijatý mimo uzavretého systému. Všeobecne platí, že amplitúda signálu meraná, keď nedochádza k úniku, je veľmi malá alebo žiadna a amplitúda signálu má tendenciu sa náhle zvýšiť v bode úniku. Detekcia prietoku plynu je tiež jedným z dôležitých prostriedkov v chemickom priemysle. Existujú rôzne zosilnenia na detekciu prietoku, ako sú rotametre atď. Hlavnou výhodou použitia ultrazvukového prevodníka je však to, že nebráni toku tekutiny.

13. Zhromažďovanie informácií

Na realizáciu funkcií, ako je voľná chôdza v priestore a rozpoznávanie objektov, musia inteligentní roboti nielen používať ultrazvukové prevodníky na meranie vzdialenosti a vedenie rolety, ale potrebujú aj rozpoznávanie obrazu. Preto sú na dosiahnutie viacerých funkcií potrebné malé polia ultrazvukových prevodníkov a tento aspekt sa stane dôležitou výskumnou témou, ktorá priťahuje mnohých vedcov, aby sa o to usilovali.