كيف تعمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية؟

تُعرَّف أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على أنها أجهزة إلكترونية تصدر موجة صوتية تتجاوز النطاق الأعلى لسمع الإنسان - يُطلق عليها النطاق المسموع ، بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز - وتحديد المسافة بين المستشعر والجسم بناءً على الوقت المستغرق لإرسال الإشارة والاستقبال الصدى. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لها العديد من التطبيقات ، بما في ذلك: أجهزة استشعار وقوف السيارات في السيارات ، والقرب أجهزة الإنذار ، والموجات فوق الصوتية الطبية ، وقياس المسافة العام ، واكتشافات الأسماك التجارية ، من بين أمور أخرى التطبيقات.

لتوليد الموجات فوق الصوتية ، تستخدم المستشعرات فوق الصوتية جهاز اهتزاز يعرف باسم محول الطاقة لإصدار نبضات فوق صوتية تنتقل في حزمة مخروطية الشكل. يتم تحديد نطاق جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية من خلال تردد اهتزاز محول الطاقة. مع زيادة التردد ، تنتقل الموجات الصوتية لمسافات أقصر تدريجياً. على العكس من ذلك ، مع انخفاض التردد ، تنتقل الموجات الصوتية لمسافات أطول تدريجيًا. وبالتالي ، تعمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية طويلة المدى بشكل أفضل عند الترددات المنخفضة ، وتعمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية قصيرة المدى بشكل أفضل عند الترددات الأعلى.

تأتي أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية في مجموعة متنوعة من التكوينات وعادة ما تستخدم محول طاقة واحدًا أو أكثر ، اعتمادًا على التطبيق. في حالة وجود مستشعر بالموجات فوق الصوتية يحتوي على محولات طاقة متعددة ، فإن التباعد بين المحولات يعد خاصية أساسية يجب مراعاتها. إذا كانت محولات الطاقة متباعدة بشكل متقارب جدًا ، فقد تتسبب الحزم المخروطية الشكل المنبعثة من كل منها في حدوث تداخل غير مرغوب فيه.

عادةً ما تحتوي أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على منطقة غير قابلة للاستخدام بالقرب من وجه المستشعر ، والمعروفة باسم "المنطقة العمياء" ، وإذا كان يكمل الشعاع دورة الكشف قبل أن يكمل المستشعر إرساله ، ولا يستطيع المستشعر استقبال صدى صوت. تحدد هذه المنطقة العمياء الحد الأدنى للمسافة التي يجب أن يكون عليها الجسم من المستشعر فوق الصوتي للجهاز لإعطاء قراءة دقيقة.

تعمل المستشعرات فوق الصوتية بشكل أفضل عند وضعها أمام المواد التي تعكس بسهولة الموجات فوق الصوتية ، مثل المعدن والبلاستيك والزجاج. يمكّن هذا المستشعر من إعطاء قراءة دقيقة على مسافة أكبر من الكائن الذي أمامه. ومع ذلك ، عندما يتم وضع المستشعر أمام جسم يمتص الموجات فوق الصوتية بسهولة ، مثل مادة الألياف ، يجب أن يتحرك المستشعر بالقرب من الكائن لإعطاء قراءة دقيقة. تؤثر زاوية الكائن أيضًا على دقة القراءة ، مع وجود سطح مستو بزاوية قائمة على المستشعر مما يوفر أطول مدى للاستشعار. تتناقص هذه الدقة مع تغيير زاوية الجسم بالنسبة إلى المستشعر.