Dažni ultragarsinių keitiklių taikymai

Ultragarsinio keitiklio funkcija yra paversti įvestą elektros energiją į mechaninę galią (ty ultragarso bangomis), o paskui ją perduoti, kartu sunaudojant nedidelę dalį energijos.

Ultragarsiniai keitikliai yra plačiai naudojami ir skirstomi į pramonės, žemės ūkio, transporto, gyvybės, medicininės priežiūros ir karinius pagal taikymo sritis. Pagal realizuotas funkcijas jis skirstomas į ultragarsinį apdorojimą, ultragarsinį valymą, ultragarsinį aptikimą, aptikimą, stebėjimą, telemetriją, nuotolinį valdymą ir kt.; pagal darbo aplinką skirstoma į skystą, dujinį, gyvą kūną ir kt.; Pagal pobūdį jis skirstomas į galios ultragarsinį, aptikimo ultragarsinį, ultragarsinį vaizdą ir kt.

1. Pjezoelektrinis keraminis transformatorius

Pjezoelektriniai keraminiai transformatoriai naudoja pjezoelektrinio korpuso pjezoelektrinį efektą po poliarizacijos, kad būtų pasiekta išėjimo įtampa. Įvesties dalis yra varoma sinusinės įtampos signalu ir vibruoja dėl atvirkštinio pjezoelektrinio efekto. Vibracijos banga yra mechaniškai sujungta su išvesties dalimi per įvesties ir išvesties dalis, o išėjimo dalis sukuria elektros krūvį per teigiamą pjezoelektrinį efektą, kad realizuotų pjezoelektrinio kūno elektros energiją. - Dvi mechaninės energijos-elektrinės energijos transformacijos, siekiant gauti didžiausią išėjimo įtampą esant pjezoelektrinio transformatoriaus rezonansiniam dažniui. Palyginti su elektromagnetiniais transformatoriais, tai turi mažo dydžio, lengvo svorio, didelio galios tankio, didelio efektyvumo, atsparumo gedimams, atsparumo aukštai temperatūrai, nebijo degimo, be elektromagnetinių trukdžių ir elektromagnetinio triukšmo, ir paprastos konstrukcijos, lengvai pagaminamos, pranašumų. lengva masinei gamybai, kai kuriose srityse tampa idealiais elektromagnetinių transformatorių pakaitiniais komponentais ir kitais privalumais. Tokie transformatoriai naudojami perjungimo keitikliuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose, neoninių lempų tvarkyklėse ir kt.

2. Ultragarsinis variklis

Ultragarsinis variklis naudoja statorių kaip keitiklį, naudoja atvirkštinį pjezoelektrinio kristalo pjezoelektrinį efektą, kad variklio statorius vibruotų ultragarso dažniu, o tada perduoda energiją trinčiai tarp statoriaus ir rotoriaus, kad rotorius suktųsi. Ultragarsiniai varikliai turi mažą dydį, didelį sukimo momentą, didelę skiriamąją gebą, paprastą struktūrą, tiesioginę pavarą, be stabdymo mechanizmo ir be guolių mechanizmo. Šie pranašumai yra naudingi įrenginio miniatiūrizavimui. Ultragarsiniai varikliai plačiai naudojami optiniuose prietaisuose, lazeriuose, puslaidininkių mikroelektronikoje, tiksliosiose mašinose ir prietaisuose, robotikoje, medicinoje ir bioinžinerijoje.

3. Ultragarsinis valymas

Ultragarsinio valymo mechanizmas yra panaudoti fizinį kavitacijos poveikį, radiacijos slėgį, garso srautą ir pan., kai ultragarso banga sklinda valymo tirpale, mechaniškai nulupti nešvarumus nuo valomųjų dalių ir tuo pačiu gali skatinti cheminių medžiagų susidarymą tarp valymo tirpalo ir nešvarumų. reakcija pasiekti objekto valymo tikslą. Ultragarsinio valymo mašinos naudojamą dažnį galima pasirinkti nuo 10 iki 500 kHz, atsižvelgiant į valymo objekto dydį ir paskirtį, paprastai nuo 20 iki 50 kHz. Padidinus ultragarso keitiklio dažnį, galima naudoti Langevin generatorių, išilginį osciliatorių, storio osciliatorių ir kt. Kalbant apie miniatiūrizavimą, taip pat yra plokštelinio vibratoriaus radialinė vibracija ir lenkimo vibracija. Ultragarsinis valymas vis plačiau naudojamas įvairiose pramonės šakose, žemės ūkyje, buitinės technikos, elektronikos, automobilių, gumos, spausdinimo, orlaivių, maisto, ligoninėse, medicinos tyrimuose.

4. Ultragarsinis suvirinimas

Ultragarsinis suvirinimas gali būti suskirstytas į dvi kategorijas: ultragarsinis metalo suvirinimas ir ultragarsinis plastiko suvirinimas. Tarp jų plačiai naudojama ultragarsinio plastiko suvirinimo technologija. Jis naudoja keitiklio generuojamą ultragarso vibraciją, kad per viršutinę suvirinimo siūlę būtų perduota ultragarso vibracijos energija į suvirinimo sritį. Dėl didelio akustinio pasipriešinimo suvirinimo srityje, ty dviejų suvirinimo siūlių sandūroje, bus sukurta vietinė aukšta temperatūra, kuri lydės plastiką, o suvirinimo darbai bus baigti veikiant kontaktiniam slėgiui. Ultragarsinis plastiko suvirinimas gali palengvinti dalių, kurių negalima suvirinti kitais suvirinimo būdais, suvirinimą. Be to, tai taip pat taupo brangų plastikinių gaminių pelėsių mokestį, sutrumpina apdorojimo laiką, pagerina gamybos efektyvumą ir pasižymi ekonomiškumo, greičio ir patikimumo savybėmis.

5. Ultragarsinis apdorojimas

Smulkus abrazyvas apdorojamas ruošiniu su tam tikru statiniu slėgiu kartu su ultragarsiniu apdirbimo įrankiu ir tokia pat forma, kaip ir įrankis gali būti apdirbamas. Apdorojimo metu keitiklis turi generuoti 15–40 mikronų amplitudę 15–40 kHz dažniu. Ultragarsinis įrankis daro abrazyvą ant ruošinio paviršiaus nuolat smūgiuodamas didele smūgio jėga, sunaikindamas ultragarso spinduliuotės dalį ir sulaužydamas medžiagą, kad būtų pasiektas medžiagos pašalinimo tikslas. Ultragarsinis apdorojimas daugiausia naudojamas apdorojant trapias ir kietas medžiagas, tokias kaip brangakmeniai, nefritas, marmuras, agatas ir cementuotas karbidas, taip pat specialios formos skylių ir smulkių bei gilių skylių apdirbimui. Be to, ultragarsinių keitiklių pridėjimas prie įprastų pjovimo įrankių taip pat gali padėti pagerinti tikslumą ir efektyvumą.

6. Ultragarsinis svorio metimas

Naudojant ultragarso keitiklio kavitacijos efektą ir mikromechaninę vibraciją, riebalų ląstelių perteklius po žmogaus epidermiu yra suskaidomas, emulsuojamas ir pašalinamas iš kūno, kad būtų pasiektas tikslas numesti svorio ir formuoti. Tai nauja technologija, sukurta tarptautiniu mastu 1990-aisiais. Italija Zocchi pirmą kartą naudojo ultragarsinį riebalų šalinimą lovoje ir sulaukė sėkmės, sukurdama plastinės chirurgijos ir grožio precedentą. Ultragarsinė riebalų šalinimo technologija sparčiai vystėsi namuose ir užsienyje.

7. Ultragarsinis veisimas

Tinkamas augalų sėklų ultragarsinio švitinimo dažnis ir intensyvumas gali pagerinti sėklų daigumą, sumažinti pelėsių puvimo greitį, paskatinti sėklų augimą ir pagerinti augalų augimo greitį. Remiantis informacija, ultragarsu kai kurių augalų sėklų augimo greitis gali padidėti 2–3 kartus.

8. Elektroninis sfigmomanometras

Ultragarsinis keitiklis naudojamas kraujagyslės slėgiui priimti. Kai balionas suspaudžiamas ir prispaudžiamas prie kraujagyslės, ultragarsinis daviklis negali jausti kraujagyslės slėgio, nes veikiamas slėgis yra didesnis už vazodilatacinį slėgį. Kai kraujagyslės slėgis sumažėja iki tam tikros vertės, abiejų slėgis pasiekia pusiausvyrą. Šiuo metu ultragarsinis keitiklis gali jausti kraujagyslės slėgį, kuris yra sistolinis širdies spaudimas. kraujospūdžio vertė. Elektroninis sfigmomanometras gali sumažinti medicinos personalo darbo intensyvumą dėl stetoskopo atšaukimo.

9. Telemetrija ir nuotolinio valdymo pultas

Toksiškoje, radioaktyvioje ir kitoje atšiaurioje aplinkoje žmonės negali dirbti šalia jo, todėl juos reikia valdyti nuotoliniu būdu; elektros jungiklius, tokius kaip televizoriai, ventiliatoriai ir šviestuvai, reikia valdyti nuotoliniu būdu, o ultragarso bangoms perduoti iš atokios vietos galima įrengti ultragarsinius keitiklius. Valdymo sistemos priėmimo keitiklis paverčia akustinį signalą elektriniu signalu, kad jungiklis veiktų.

10. Eismo stebėjimas

Šiuolaikiniame eisme labai būtina automatiškai stebėti pravažiuojančias ir skaičiuojančias transporto priemones, kad būtų galima suvokti transporto priemonių veikimą. Pavyzdžiui, eismo priežiūros stotis įrengia ultragarsinį keitiklį ir jo pagalbinę įrangą tiek siųstuvui-imtuvui, tiek perdavimui. Kai transporto priemonė pravažiuoja, grįžta akustinis impulsas, o kasdien važiuojančių transporto priemonių skaičių galima gauti skaičiuojant ir kaupiant. Automobilio gale sumontuotas dvigubos paskirties keitiklis, kad būtų išvengta atbulinio susidūrimo. Įrengus priimantį pjezoelektrinį ultragarsinį keitiklį kelyje, taip pat galima stebėti triukšmo rodiklį.

11. Rangiavimas

Ultragarsinis nuotolio nustatymo prietaisas taip pat vadinamas garso liniuote. Jis matuoja impulso laiko intervalą per dvigubos paskirties keitiklį. Garso liniuotė gali išmatuoti atstumą 10 m ribose, o tikslumas gali siekti kelias tūkstantąsias dalis.

12. Nuotėkio aptikimas ir dujų aptikimas

Slėgio sistemoje esant nuotėkiui srovės triukšmą sukelia slėgio skirtumas tarp slėgio indo viduje ir išorėje. Šis triukšmo spektras yra labai platus. Neslėginėse sistemose ultragarso šaltinis gali būti patalpintas uždaroje sistemoje ir gaunamas iš uždaros sistemos išorės. Paprastai signalo amplitudė, išmatuota, kai nėra nuotėkio, yra labai maža arba visai nėra, o signalo amplitudė yra linkusi staiga didėti nuotėkio vietoje. Dujų srauto aptikimas taip pat yra viena iš svarbių priemonių chemijos pramonėje. Srauto aptikimui yra įvairių sustiprinimų, tokių kaip rotametrai ir pan. Tačiau pagrindinis ultragarsinio keitiklio naudojimo pranašumas yra tai, kad jis netrukdo skysčio tekėjimui.

13. Informacijos rinkimas

Norint įgyvendinti tokias funkcijas kaip laisvas vaikščiojimas erdvėje ir objektų atpažinimas, išmaniesiems robotams reikia ne tik ultragarsiniais keitikliais matuoti atstumą ir nukreipti akluosius, bet ir atpažinti vaizdą. Todėl mažos ultragarsinių keitiklių matricos reikalingos kelioms funkcijoms atlikti, o šis aspektas taps svarbia tyrimų tema, pritraukiančia daug mokslininkų to siekti.