Aplicaciones comunes de transductores ultrasónicos

La función del transductor ultrasónico es convertir la energía eléctrica de entrada en energía mecánica (es decir, ondas ultrasónicas) y luego transmitirla, mientras consume una pequeña parte de la energía misma.

Los transductores ultrasónicos son ampliamente utilizados y se dividen en industria, agricultura, transporte, vida, atención médica y militar según las industrias de aplicación. Según las funciones realizadas, se divide en procesamiento ultrasónico, limpieza ultrasónica, detección ultrasónica, detección, monitoreo, telemetría, control remoto, etc.; según el entorno de trabajo, se divide en líquido, gas, cuerpo vivo, etc.; según la naturaleza, se divide en ultrasonidos de potencia, ultrasonidos de detección, imágenes ultrasónicas, etc.

1. Transformador cerámico piezoeléctrico

Los transformadores cerámicos piezoeléctricos utilizan el efecto piezoeléctrico del cuerpo piezoeléctrico después de la polarización para lograr la salida de voltaje. La parte de entrada es impulsada por una señal de voltaje sinusoidal y vibra a través del efecto piezoeléctrico inverso. La onda de vibración se acopla mecánicamente a la parte de salida a través de las partes de entrada y salida, y la parte de salida genera carga eléctrica a través del efecto piezoeléctrico positivo para realizar la energía eléctrica del cuerpo piezoeléctrico. - Dos transformaciones de energía mecánica-energía eléctrica para obtener la mayor tensión de salida a la frecuencia de resonancia del transformador piezoeléctrico. En comparación con los transformadores electromagnéticos, esto tiene las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, alta densidad de potencia, alta eficiencia, resistencia a la ruptura, resistencia a altas temperaturas, sin miedo a quemarse, sin interferencias electromagnéticas ni ruido electromagnético, y estructura simple, fácil de hacer, fácil de producir en masa, en algunas áreas se convierten en componentes de reemplazo ideales para transformadores electromagnéticos y otras ventajas. Dichos transformadores se utilizan en convertidores de conmutación, computadoras portátiles, controladores de lámparas de neón y más.

2. Motor ultrasónico

El motor ultrasónico usa el estator como transductor, usa el efecto piezoeléctrico inverso del cristal piezoeléctrico para hacer que el estator del motor vibre a la frecuencia ultrasónica y luego transmite energía por la fricción entre el estator y el rotor para hacer que el rotor gire. Los motores ultrasónicos tienen un tamaño pequeño, gran torque, alta resolución, estructura simple, transmisión directa, sin mecanismo de frenado y sin mecanismo de rodamiento. Estas ventajas son beneficiosas para la miniaturización del dispositivo. Los motores ultrasónicos se utilizan ampliamente en instrumentos ópticos, láseres, microelectrónica de semiconductores, maquinaria e instrumentos de precisión, robótica, medicina y bioingeniería.

3. Limpieza ultrasónica

El mecanismo de la limpieza ultrasónica es utilizar los efectos físicos de la cavitación, la presión de radiación, el flujo de sonido, etc. cuando la onda ultrasónica se propaga en la solución de limpieza, para quitar mecánicamente la suciedad de las piezas de limpieza y, al mismo tiempo, puede promover la generación de químicos entre la solución de limpieza y la suciedad. reacción para lograr el propósito de limpiar el objeto. La frecuencia utilizada por la máquina de limpieza ultrasónica se puede seleccionar de 10 a 500 kHz según el tamaño y el propósito del objeto de limpieza, generalmente de 20 a 50 kHz. Con el aumento de la frecuencia del transductor ultrasónico, se pueden utilizar el oscilador Langevin, el oscilador longitudinal, el oscilador de espesor, etc. En términos de miniaturización, también hay vibración radial y vibración de flexión del vibrador de obleas. La limpieza ultrasónica se usa cada vez más en diversas industrias, agricultura, equipos domésticos, electrónica, automotriz, caucho, imprenta, aeronaves, alimentos, hospitales e investigación médica.

4. Soldadura ultrasónica

La soldadura ultrasónica se puede dividir en dos categorías: soldadura ultrasónica de metal y soldadura ultrasónica de plástico. Entre ellos, la tecnología de soldadura ultrasónica de plástico ha sido ampliamente utilizada. Utiliza la vibración ultrasónica generada por el transductor para transmitir la energía de la vibración ultrasónica al área de soldadura a través de la soldadura superior. Debido a la gran resistencia acústica en el área de soldadura, es decir, la unión de las dos soldaduras, se generará una alta temperatura local para fundir el plástico y el trabajo de soldadura se completará bajo la acción de la presión de contacto. La soldadura ultrasónica de plástico puede facilitar la soldadura de piezas que no pueden soldarse con otros métodos de soldadura. Además, también ahorra la costosa tarifa de moldeo de productos plásticos, acorta el tiempo de procesamiento, mejora la eficiencia de producción y tiene las características de economía, velocidad y confiabilidad.

5. Procesamiento ultrasónico

El abrasivo fino se aplica a la pieza de trabajo con cierta presión estática junto con la herramienta de mecanizado ultrasónico, y se puede mecanizar la misma forma que la herramienta. Durante el procesamiento, el transductor necesita generar una amplitud de 15 a 40 micrones a una frecuencia de 15 a 40 kHz. La herramienta ultrasónica hace que el abrasivo en la superficie de la pieza de trabajo impacte continuamente con una fuerza de impacto considerable, destruyendo la parte de radiación ultrasónica y rompiendo el material para lograr el propósito de eliminar el material. El procesamiento ultrasónico se utiliza principalmente en el procesamiento de materiales duros y quebradizos, como gemas, jade, mármol, ágata y carburo cementado, así como en el procesamiento de agujeros de formas especiales y agujeros finos y profundos. Además, agregar transductores ultrasónicos a las herramientas de corte ordinarias también puede contribuir a mejorar la precisión y la eficiencia.

6. Pérdida de peso ultrasónica

Usando el efecto de cavitación y la vibración micromecánica del transductor ultrasónico, el exceso de células grasas debajo de la epidermis humana se rompe, emulsiona y descarga del cuerpo, para lograr el propósito de perder peso y moldear. Esta es una nueva tecnología desarrollada internacionalmente en la década de 1990. Zocchi de Italia utilizó la eliminación de grasa ultrasónica por primera vez en la cama y logró el éxito, creando un precedente para la cirugía plástica y la belleza. La tecnología de eliminación de grasa ultrasónica se ha desarrollado rápidamente en el país y en el extranjero.

7. Cría ultrasónica

La frecuencia e intensidad apropiadas de la irradiación ultrasónica en las semillas de las plantas pueden mejorar la tasa de germinación de las semillas, reducir la tasa de pudrición del moho, promover el crecimiento de las semillas y mejorar la tasa de crecimiento de las plantas. Según la información, el ultrasonido puede aumentar la tasa de crecimiento de algunas semillas de plantas de 2 a 3 veces.

8. Esfigmomanómetro electrónico

El transductor ultrasónico se utiliza para recibir la presión del vaso sanguíneo. Cuando el globo se comprime y presiona contra el vaso sanguíneo, el transductor ultrasónico no puede sentir la presión del vaso sanguíneo porque la presión aplicada es mayor que la presión de vasodilatación. Cuando la presión del vaso sanguíneo disminuye a un cierto valor, la presión de los dos alcanza un equilibrio. En este momento, el transductor ultrasónico puede sentir la presión del vaso sanguíneo, que es la presión sistólica del corazón. valor de la presión arterial. El esfigmomanómetro electrónico puede reducir la intensidad de trabajo del personal médico debido a la cancelación del estetoscopio.

9. Telemetría y control remoto

En entornos tóxicos, radiactivos y otros entornos hostiles, las personas no pueden trabajar cerca de él y deben controlarse de forma remota; Los interruptores eléctricos como televisores, ventiladores y luces necesitan control remoto, y se pueden instalar transductores ultrasónicos para transmitir ondas ultrasónicas desde una ubicación remota. El transductor receptor en el sistema de control convierte la señal acústica en una señal eléctrica para hacer que el interruptor actúe.

10. Monitoreo del tráfico

En el tráfico moderno, es muy necesario monitorear automáticamente el paso y el conteo de vehículos para comprender el funcionamiento de los vehículos. Por ejemplo, la estación de supervisión de tráfico instala un transductor ultrasónico y su equipo auxiliar tanto para el transceptor como para la transmisión. Cuando el vehículo pasa, regresa un pulso acústico y se puede obtener el número de vehículos diarios contando y acumulando. Se instala un transductor de doble propósito en la parte trasera del automóvil para evitar accidentes de colisión inversa. La instalación de un transductor ultrasónico piezoeléctrico receptor en una carretera también puede monitorear la figura de ruido.

11. Alcance

El dispositivo de rango ultrasónico también se llama regla de sonido. Mide el intervalo de tiempo del pulso a través de un transductor de doble propósito. La regla de sonido puede medir la distancia dentro de los 10 m y la precisión puede alcanzar varias milésimas.

12. Detección de fugas y detección de gas.

Para el sistema de presión, en la fuga, el ruido del chorro es causado por la diferencia de presión entre el interior y el exterior del recipiente a presión. Este espectro de ruido es extremadamente amplio. Para sistemas sin presión, una fuente ultrasónica puede colocarse dentro del sistema cerrado y recibirse desde el exterior del sistema cerrado. Generalmente, la amplitud de la señal medida cuando no hay fuga es muy pequeña o nula, y la amplitud de la señal tiende a aumentar repentinamente en el punto de fuga. La detección de flujo de gas es también uno de los medios importantes en la industria química. Hay varias amplificaciones para la detección de flujo, como rotámetros, etc. Pero la principal ventaja de utilizar un transductor ultrasónico es que no obstaculiza el flujo del fluido.

13. Recopilación de información

Para realizar funciones como caminar libremente en el espacio y reconocer objetos, los robots inteligentes no solo necesitan usar transductores ultrasónicos para medir la distancia y guiar a los ciegos, sino que también necesitan reconocimiento de imágenes. Por lo tanto, se requieren pequeños conjuntos de transductores ultrasónicos para lograr múltiples funciones, y este aspecto se convertirá en un tema de investigación importante, atrayendo a muchos científicos a esforzarse por lograrlo.