Applications courantes des transducteurs à ultrasons

La fonction du transducteur à ultrasons est de convertir la puissance électrique d'entrée en puissance mécanique (c'est-à-dire des ondes ultrasonores) puis de la transmettre, tout en consommant une petite partie de la puissance elle-même.

Les transducteurs à ultrasons sont largement utilisés, et ils sont divisés en industrie, agriculture, transport, vie, soins médicaux et militaire selon les industries d'application. Selon les fonctions réalisées, il est divisé en traitement par ultrasons, nettoyage par ultrasons, détection par ultrasons, détection, surveillance, télémétrie, télécommande, etc. ; selon l'environnement de travail, il est divisé en liquide, gaz, corps vivant, etc.; selon la nature, il est divisé en ultrasons de puissance, ultrasons de détection, imagerie ultrasonore, etc. .

1. Transformateur céramique piézoélectrique

Les transformateurs céramiques piézoélectriques utilisent l'effet piézoélectrique du corps piézoélectrique après polarisation pour obtenir une tension de sortie. La partie d'entrée est pilotée par un signal de tension sinusoïdal et vibre par effet piézoélectrique inverse. L'onde de vibration est mécaniquement couplée à la partie de sortie via les parties d'entrée et de sortie, et la partie de sortie génère une charge électrique par l'effet piézoélectrique positif pour réaliser l'énergie électrique du corps piézoélectrique. - Deux transformations de l'énergie mécanique en énergie électrique pour obtenir la tension de sortie la plus élevée à la fréquence de résonance du transformateur piézoélectrique. Comparé aux transformateurs électromagnétiques, cela présente les avantages d'une petite taille, d'un poids léger, d'une densité de puissance élevée, d'un rendement élevé, d'une résistance aux pannes, d'une résistance à haute température, n'a pas peur de brûler, d'aucune interférence électromagnétique ni de bruit électromagnétique, et d'une structure simple, facile à fabriquer, facile à la production de masse, dans certaines régions deviennent des composants de remplacement idéaux pour les transformateurs électromagnétiques et d'autres avantages. Ces transformateurs sont utilisés dans les convertisseurs de commutation, les ordinateurs portables, les pilotes de lampes au néon, etc.

2. Moteur à ultrasons

Le moteur à ultrasons utilise le stator comme transducteur, utilise l'effet piézoélectrique inverse du cristal piézoélectrique pour faire vibrer le stator du moteur à la fréquence ultrasonique, puis transmet l'énergie par le frottement entre le stator et le rotor pour entraîner le rotor à tourner. Les moteurs à ultrasons ont une petite taille, un couple élevé, une haute résolution, une structure simple, un entraînement direct, aucun mécanisme de freinage et aucun mécanisme de roulement. Ces avantages profitent à la miniaturisation du dispositif. Les moteurs à ultrasons sont largement utilisés dans les instruments optiques, les lasers, la microélectronique à semi-conducteurs, les machines et instruments de précision, la robotique, la médecine et la bio-ingénierie.

3. Nettoyage par ultrasons

Le mécanisme du nettoyage par ultrasons consiste à utiliser les effets physiques de la cavitation, de la pression de rayonnement, du flux sonore, etc. lorsque l'onde ultrasonore se propage dans la solution de nettoyage, pour décoller mécaniquement la saleté des pièces de nettoyage, et en même temps, il peut favoriser la génération de produits chimiques entre la solution de nettoyage et la saleté. réaction pour atteindre l'objectif de nettoyer l'objet. La fréquence utilisée par la machine de nettoyage à ultrasons peut être sélectionnée de 10 à 500 kHz selon la taille et le but de l'objet de nettoyage, généralement de 20 à 50 kHz. Avec l'augmentation de la fréquence du transducteur ultrasonique, l'oscillateur Langevin, l'oscillateur longitudinal, l'oscillateur d'épaisseur, etc. peuvent être utilisés. En termes de miniaturisation, il existe également des vibrations radiales et des vibrations de flexion du vibreur de plaquette. Le nettoyage par ultrasons est de plus en plus utilisé dans diverses industries, l'agriculture, l'équipement ménager, l'électronique, l'automobile, le caoutchouc, l'imprimerie, l'aéronautique, l'alimentation, les hôpitaux et la recherche médicale.

4. Soudage par ultrasons

Le soudage par ultrasons peut être divisé en deux catégories : le soudage des métaux par ultrasons et le soudage des plastiques par ultrasons. Parmi eux, la technologie de soudage plastique par ultrasons a été largement utilisée. Il utilise la vibration ultrasonore générée par le transducteur pour transmettre l'énergie de vibration ultrasonique à la zone de soudage à travers la soudure supérieure. En raison de la grande résistance acoustique dans la zone de soudage, c'est-à-dire la jonction des deux soudures, une température élevée locale sera générée pour faire fondre le plastique et le travail de soudage sera terminé sous l'action de la pression de contact. Le soudage plastique par ultrasons peut faciliter le soudage de pièces qui ne peuvent pas être soudées par d'autres méthodes de soudage. En outre, il permet également d'économiser les frais de moulage coûteux des produits en plastique, raccourcit le temps de traitement, améliore l'efficacité de la production et présente les caractéristiques d'économie, de rapidité et de fiabilité.

5. Traitement par ultrasons

L'abrasif fin est appliqué sur la pièce avec une certaine pression statique avec l'outil d'usinage à ultrasons, et la même forme que l'outil peut être usinée. Lors du traitement, le transducteur doit générer une amplitude de 15 à 40 microns à une fréquence de 15 à 40 kHz. L'outil à ultrasons fait que l'abrasif sur la surface de la pièce a un impact continu avec une force d'impact considérable, détruisant la partie de rayonnement ultrasonique et cassant le matériau pour atteindre l'objectif d'enlever le matériau. Le traitement par ultrasons est principalement utilisé dans le traitement de matériaux fragiles et durs tels que les pierres précieuses, le jade, le marbre, l'agate et le carbure cémenté, ainsi que dans le traitement de trous de forme spéciale et de trous fins et profonds. De plus, l'ajout de transducteurs à ultrasons aux outils de coupe ordinaires peut également jouer un rôle dans l'amélioration de la précision et de l'efficacité.

6. Perte de poids par ultrasons

En utilisant l'effet de cavitation et la vibration micromécanique du transducteur à ultrasons, les cellules graisseuses en excès sous l'épiderme humain sont brisées, émulsifiées et évacuées du corps, afin d'atteindre l'objectif de perdre du poids et de se façonner. Il s'agit d'une nouvelle technologie développée à l'échelle internationale dans les années 1990. L'Italien Zocchi a utilisé pour la première fois l'élimination des graisses par ultrasons au lit et a réussi, créant un précédent pour la chirurgie plastique et la beauté. La technologie d'élimination des graisses par ultrasons s'est développée rapidement au pays et à l'étranger.

7. Élevage par ultrasons

Une fréquence et une intensité appropriées de l'irradiation par ultrasons sur les graines de plantes peuvent améliorer le taux de germination des graines, réduire le taux de pourriture des moisissures, favoriser la croissance des graines et améliorer le taux de croissance des plantes. Selon les informations, les ultrasons peuvent augmenter de 2 à 3 fois le taux de croissance de certaines graines de plantes.

8. Tensiomètre électronique

Le transducteur à ultrasons est utilisé pour recevoir la pression du vaisseau sanguin. Lorsque le ballonnet est comprimé et pressé contre le vaisseau sanguin, le transducteur à ultrasons ne peut pas ressentir la pression du vaisseau sanguin car la pression appliquée est supérieure à la pression de vasodilatation. Lorsque la pression du vaisseau sanguin diminue jusqu'à une certaine valeur, la pression des deux atteint un équilibre. À ce moment, le transducteur à ultrasons peut sentir la pression du vaisseau sanguin, qui est la pression systolique du cœur. valeur de la tension artérielle. Le sphygmomanomètre électronique peut réduire l'intensité du travail du personnel médical en raison de l'annulation du stéthoscope.

9. Télémétrie et télécommande

Dans les environnements toxiques, radioactifs et autres, les personnes ne peuvent pas travailler à proximité et doivent être contrôlées à distance ; les interrupteurs électriques tels que les téléviseurs, les ventilateurs et les lumières nécessitent une télécommande, et des transducteurs à ultrasons peuvent être installés pour transmettre des ondes ultrasonores à distance. Le transducteur récepteur du système de commande convertit le signal acoustique en signal électrique pour faire agir l'interrupteur.

10. Surveillance du trafic

Dans le trafic moderne, il est très nécessaire de surveiller automatiquement le passage et le comptage des véhicules afin de saisir le fonctionnement des véhicules. Par exemple, la station de surveillance du trafic installe un transducteur à ultrasons et son équipement auxiliaire à la fois pour l'émetteur-récepteur et la transmission. Au passage du véhicule, une impulsion acoustique revient, et le nombre de véhicules quotidiens peut être obtenu par comptage et accumulation. Un transducteur à double usage est installé à l'arrière de la voiture pour éviter les collisions en marche arrière. L'installation d'un transducteur ultrasonore piézoélectrique récepteur sur une route permet également de surveiller le facteur de bruit.

11. Allant

Le dispositif de télémétrie à ultrasons est également appelé règle du son. Il mesure l'intervalle de temps d'impulsion à travers un transducteur à double usage. La règle sonore peut mesurer la distance à moins de 10 m et la précision peut atteindre plusieurs millièmes.

12. Détection de fuite et détection de gaz

Pour le système sous pression, au niveau de la fuite, le bruit de jet est causé par la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du récipient sous pression. Ce spectre de bruit est extrêmement large. Pour les systèmes sans pression, une source d'ultrasons peut être placée dans le système fermé et reçue de l'extérieur du système fermé. Généralement, l'amplitude du signal mesurée lorsqu'il n'y a pas de fuite est très faible ou nulle, et l'amplitude du signal a tendance à augmenter soudainement au point de fuite. La détection de débit de gaz est également l'un des moyens importants dans l'industrie chimique. Il existe diverses amplifications pour la détection de débit, telles que les rotamètres, etc. Mais le principal avantage de l'utilisation d'un transducteur à ultrasons est qu'il ne gêne pas l'écoulement du fluide.

13. Collecte d'informations

Afin de réaliser des fonctions telles que la marche libre dans l'espace et la reconnaissance d'objets, les robots intelligents doivent non seulement utiliser des transducteurs à ultrasons pour mesurer la distance et guider les aveugles, mais également pour la reconnaissance d'images. Par conséquent, de petits réseaux de transducteurs à ultrasons sont nécessaires pour réaliser de multiples fonctions, et cet aspect deviendra un sujet de recherche important, attirant de nombreux scientifiques pour y parvenir.