Что такое ультразвуковой преобразователь?

Типы ультразвуковых преобразователей

Контактные датчики

Контактные датчики, также известные как преобразователи с прямым лучом или погружные преобразователи., являются самым основным и широко используемым типом ультразвукового преобразователя.. Эти датчики имеют плоскую или изогнутую поверхность, которая непосредственно контактирует с проверяемым материалом.. Они излучают звуковые волны перпендикулярно поверхности и принимают эхо, отраженное изнутри материала.. Контактные датчики универсальны и могут использоваться для различных применений., например, дефектоскопия, измерение толщины, и характеристика материала.

Угловые преобразователи луча

Угловые преобразователи луча, как подсказывает название, излучать звуковые волны под углом к ​​поверхности контролируемого материала. В этих преобразователях используется клин или призма для направления звукового луча под определенным углом., позволяющий обнаруживать и оценивать дефекты, не перпендикулярные поверхности. Датчики углового луча обычно используются для контроля сварных швов., картирование коррозии, и определение размеров дефектов в деталях со сложной геометрией.

Двухэлементные преобразователи

Двухэлементные преобразователи состоят из двух отдельных элементов в одном корпусе: один для передачи звуковых волн, другой для приема эха.. Отдельные элементы передачи и приема обеспечивают улучшенную чувствительность и лучший контроль над передаваемыми и принимаемыми сигналами.. Эти датчики часто используются в приложениях, где требуется получение изображений с высоким разрешением или обнаружение небольших дефектов., например, в аэрокосмической отрасли и проверках критически важных компонентов.

Преобразователи с фазированной решеткой

Преобразователи с фазированной решеткой — это более совершенный тип ультразвуковых преобразователей, обеспечивающий точный контроль направления и фокуса звукового луча.. Они состоят из множества отдельных элементов., каждый со своей собственной электронной схемой задержки. Контролируя время и величину электрических сигналов, посылаемых на каждый элемент., преобразователь с фазированной решеткой может управлять звуковым лучом, изменить фокус, и создавать сложные схемы проверки. Это позволяет улучшить обнаружение дефектов., визуализация, и возможности определения размеров, создание преобразователей с фазированной решеткой, подходящих для широкого спектра применений, включая аэрокосмическую, выработка энергии, и нефтегазовой промышленности.

Погружные преобразователи

Погружные преобразователи предназначены для работы в жидких средах., например, резервуары для воды или масла. Эти преобразователи обычно используются при погружных испытаниях., когда контролируемый материал погружен в жидкую среду. Погружные датчики обеспечивают превосходную связь между датчиком и материалом., обеспечение эффективной передачи и приема звуковых волн. Они обычно используются для проверки критически важных компонентов с высоким разрешением., например лопатки турбины, аэрокосмические компоненты, и корпуса ядерных реакторов.

Применение ультразвукового преобразователя

Неразрушающий контроль (NDT)

Ультразвуковой контроль (УЗК) является одним из основных методов неразрушающего контроля., и ультразвуковые преобразователи играют решающую роль в этой области.. Они используются для обнаружения и оценки дефектов., измерить толщину материала, оценить качество сварного шва, и осмотреть различные компоненты, такие как трубы, тарелки, и отливки.

Медицинская визуализация

Ультразвуковые преобразователи широко используются в методах медицинской визуализации, таких как ультразвуковое сканирование.. Эти датчики излучают и принимают звуковые волны для создания детальных изображений внутренних органов., ткани, и кровоток. Они в безопасности, неинвазивный, и предоставляют возможности визуализации в реальном времени для диагностических целей.

Характеристика материала

Ультразвуковые преобразователи используются в процессах определения характеристик материалов., например, определение упругих свойств, измерение акустического импеданса, и оцениваем качество материалов. Это особенно важно в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность., автомобильный, и производство, где целостность материала и производительность имеют решающее значение.

Измерение уровня и расхода

Ультразвуковые преобразователи используются в приложениях измерения уровня и расхода.. Излучая звуковые волны и измеряя время, необходимое для возвращения эха., датчики могут точно определять уровень жидкостей или твердых веществ в резервуарах или измерять скорость жидкостей в трубах..

Определение расстояния и приближения

Ультразвуковые преобразователи также используются для измерения расстояния и близости в различных приложениях.. Они излучают звуковые волны и измеряют время, необходимое для возвращения эха., позволяющий точно измерять расстояние и обнаруживать объекты.

Конструкция ультразвукового преобразователя

Конструкция ультразвукового преобразователя зависит от его предполагаемого применения.. В общем, он включает в себя следующие компоненты:

1. Пьезоэлектрический элемент: Пьезоэлектрический элемент является основным компонентом преобразователя.. Это тонкий кристалл пластинчатой ​​или дискообразной формы, изготовленный из пьезоэлектрического материала.. При подаче на элемент электрического напряжения, он подвергается механической деформации, вибрация на желаемой ультразвуковой частоте.

2. Материал подложки: Материал подложки представляет собой слой, расположенный за пьезоэлектрическим элементом.. Обеспечивает механическую поддержку и демпфирование элемента., снижение нежелательных вибраций и улучшение производительности преобразователя.

3. Акустический согласующий слой: в некоторых приложениях., на лицевую часть пьезоэлемента добавлен акустически согласующий слой. Этот слой помогает оптимизировать передачу ультразвуковых волн от преобразователя в среду., повышение эффективности и производительности преобразователя.

4. Корпус или кожух. Датчик обычно помещается в защитный кожух или кожух.. Корпус обеспечивает механическую поддержку., защита от внешних факторов, и изоляция электрических соединений..

Конструкция и характеристики ультразвуковых преобразователей могут варьироваться в зависимости от конкретных требований применения., например, частота, власть, ширина луча, и чувствительность. Достижения в технологии преобразователей привели к усовершенствованию ультразвуковых приложений., возможность более точных измерений, визуализация, и возможности обнаружения.