ما هو محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية: العمل وتطبيقاته

يتم تعريف التردد على أنه عدد إشارات أو موجات يمكن أن تظهر في وقت محدد. وحدات التردد هي هرتز (هرتز). تنقسم هذه الترددات إلى عدة نطاقات حسب قيم التردد. هي ترددات منخفضة جدًا (VLF) ، ترددات منخفضة (LF) ، ترددات متوسطة (MF) ، ترددات عالية (HF) ، ترددات عالية جدًا (VHF) ، ترددات فائقة عالية (UHF) ، ترددات فائقة عالية (SHF) ، و ترددات عالية للغاية (EHF). قد يختلف نطاق التردد بناءً على نوع الترددات. يتراوح مدى تردد VLF من 3 إلى 30 كيلو هرتز. نطاق تردد LF يتراوح من 30 كيلو هرتز إلى 300 كيلو هرتز. نطاق تردد MF يتراوح من 300 إلى 3000 كيلو هرتز. مدى تردد HF يتراوح من 3 ميجا هرتز إلى 30 ميجا هرتز. نطاق التردد UHF يتراوح من 300 ميجا هرتز إلى 3000 ميجا هرتز. نطاق تردد SHF يتراوح من 3 جيجاهرتز إلى 30 جيجاهرتز. يتراوح مدى تردد EHF من 30 جيجاهرتز إلى 300 جيجاهرتز. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على فوق صوتي محول الطاقة وعمله.

ما هو محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية؟

محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية هو نوع واحد من أجهزة الاستشعار المتعلقة بالصوت. هؤلاء محولات الطاقة إرسال الإشارات الكهربائية إلى الكائن وبمجرد أن تضرب الإشارة الجسم ثم تعود إلى محول الطاقة. في هذه العملية ، يقيس محول الطاقة هذا مسافة الجسم وليس شدة الصوت. تستخدم محولات الطاقة هذه الموجات فوق الصوتية لقياس بعض المعلمات. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف المجالات. مدى تردد الموجات فوق الصوتية أعلى من 20 كيلو هرتز. تستخدم هذه بشكل رئيسي في قياس تطبيقات المسافة. الصورة التالية تشير إلى محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية.

محول بالموجات فوق الصوتية

يمكن تعريف هذه المحولات على أنها محول طاقة يستخدم لتحويل نوع واحد من الطاقة إلى اهتزاز فوق صوتي. من خلال هذه الاهتزازات فوق الصوتية ، يقيس محول الطاقة هذا مسافة الجسم. هذه متوفرة في نوعين مثل الإيجابي والسلبي

مبدأ عمل محول بالموجات فوق الصوتية

عندما يتم تطبيق إشارة كهربائية على محول الطاقة هذا ، فإنه يهتز حول نطاق التردد المحدد ويولد موجة صوتية. تنتقل هذه الموجات الصوتية وكلما ظهرت أي عقبة ، ستعكس هذه الموجات الصوتية المحول الذي يبلغ عن الصدى. وفي نهاية محول الطاقة ، يتحول هذا الصدى إلى إشارة كهربائية. هنا ، يحسب محول الطاقة الفاصل الزمني بين إرسال الموجة الصوتية إلى استقبال إشارة الصدى. ال أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية يرسل نبضة الموجات فوق الصوتية عند 40 كيلو هرتز والتي تنتقل عبر الهواء. تعد محولات الطاقة هذه أفضل من مستشعرات الأشعة تحت الحمراء لأن هذه المحولات / المستشعرات فوق الصوتية لا تتأثر بالدخان والمواد السوداء وما إلى ذلك. تعرض أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التميز في قمع تداخل الخلفية.

محول بالموجات فوق الصوتية

تستخدم محولات الطاقة فوق الصوتية بشكل أساسي لإيجاد المسافة باستخدام الموجات فوق الصوتية. يمكن قياس المسافة بالصيغة التالية.

D = ½ * T * C

هنا ، تشير D إلى المسافة

يشير T إلى الفارق الزمني بين إرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية

تشير C إلى السرعة الصوتية.

مخطط الرسم البياني

يحتوي محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية على دائرة إرسال واستقبال ، تم إنشاؤها باستخدام 555 مؤقتًا أو تقنية CMOS . يعمل جهاز الإرسال والاستقبال لمحول الطاقة هذا على نفس التردد.

يقوم مرسل هذا المحول بنقل الموجات فوق الصوتية باتجاه الجسم وعندما تضرب الموجات الصوتية الجسم ، يتم تحويل الإشارات الصوتية إلى إشارات فوق صوتية وكهربائية. يشير الرسم البياني التالي إلى مخطط دائرة المرسل لمحول الطاقة فوق الصوتي.

جهاز الإرسال بالموجات فوق الصوتية

تستقبل دائرة الاستقبال الإشارات بعد ضرب الموجات فوق الصوتية للجسم ثم تحويلها إلى شكل كهربائي. يشير الرسم البياني التالي إلى مخطط دائرة جهاز الاستقبال لمحول الطاقة فوق الصوتي.

جهاز استقبال محول بالموجات فوق الصوتية

أنواع محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية

هناك أنواع مختلفة من محولات الطاقة فوق الصوتية المتاحة بناءً على عوامل مثل الترتيب البلوري الكهرضغطية والبصمة والتردد. هم انهم

محولات خطية بالموجات فوق الصوتية - في هذا النوع من محولات الطاقة ، يكون الترتيب البلوري الكهرضغطية خطيًا.

محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية القياسية - يسمى هذا النوع أيضًا باسم محولات الطاقة المحدبة. في هذا النوع ، تكون البلورة الكهرضغطية في شكل متعرج. لفحوصات متعمقة هذه هي الأفضل.

محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية ذات المصفوفة المرحلية - تحتوي محولات الطاقة ذات المصفوفة المرحلية على بصمة صغيرة وتردد منخفض. (تردده المركزي 2 ميجا هرتز - 7 ميجا هرتز)

بالنسبة للاختبار غير المدمر ، فإن محولات الطاقة فوق الصوتية لها أنواع مختلفة مرة أخرى. يتواصلون مع محولات الطاقة ، محولات الطاقة ذات الحزمة الزاوية ، محولات خط التأخير ، محولات الطاقة الغاطسة ، ومحولات الطاقة ثنائية العناصر.

التطبيقات

تطبيقات محولات الطاقة فوق الصوتية هي

هذه المحولات لها العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة مثل الصناعية والطبية وما إلى ذلك. هذه لها تطبيقات أكثر بسبب الموجات فوق الصوتية. يساعد هذا في العثور على الأهداف ، وقياس مسافة الكائنات إلى الهدف ، والعثور على موضع الكائن ، وحساب المستوى ، كما أن محولات الطاقة فوق الصوتية مفيدة.

في المجال الطبي ، يتمتع محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية بالتطبيقات في الاختبارات التشخيصية ، والأجهزة الجراحية أثناء علاج السرطان ، واختبار الأعضاء الداخلية ، وفحوصات القلب ، وفحوصات العين والرحم ، تعد محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية مفيدة.

في المجال الصناعي ، تحتوي محولات الطاقة فوق الصوتية على عدد قليل من التطبيقات المهمة. من خلال هذه المحولات ، يمكنهم قياس مسافة أشياء معينة لتجنب الاصطدام ، في إدارة خط الإنتاج ، والتحكم في مستوى السائل ، واكتشاف انقطاع الأسلاك ، واكتشاف الأشخاص للعد ، واكتشاف المركبات وغيرها الكثير.

المميزات والعيوب

أي نظام له مزايا وعيوب قليلة. هنا سوف نناقش مزايا محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية.

• يمكن لمحولات الطاقة فوق الصوتية هذه أن تقيس أي نوع من المواد. يمكنهم الشعور بكل أنواع المواد.
• لا تتأثر محولات الطاقة فوق الصوتية بدرجة الحرارة أو الماء أو الغبار أو أي منهما.
• في أي نوع من البيئة ، ستعمل محولات الطاقة فوق الصوتية بشكل جيد.
• يمكنه القياس في مسافات استشعار عالية أيضًا.

ال مساوئ هذه المحولات تشمل ما يلي.

• محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية حساسة لتغير درجة الحرارة. قد يؤدي هذا الاختلاف في درجة الحرارة إلى تغيير تفاعل الموجات فوق الصوتية.
• سيواجه مشاكل أثناء قراءة الانعكاسات من الأشياء الصغيرة والأشياء الرقيقة والناعمة.

وبالتالي ، كل هذا يدور حول نظرة عامة على الموجات فوق الصوتية محول . أخيرًا ، من المعلومات الواردة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أن هذا الجهاز يستخدم لقياس المسافة إلى كائن باستخدام الموجات الصوتية. يقيس المسافة عن طريق إرسال موجة صوتية بتردد معين والاستماع لتلك الموجة الصوتية للارتداد. إليك سؤال لك ، ما هو نطاق تردد هذا المحول؟