حسگر فراصوت

تاریخچه این سنسور به سال ۱۹۱۲ میلادی و بعد از غرق شدن کشتی تایتانیک بر می‌گردد. بعد از غرق شدن تایتانیک دانشمندان به دنبال راه حلی برای تکرار نشدن این فاجعه افتادند، که اگر کاپتان کشتی به هر دلیلی قادر به دیدن جلو کشتی نبود وسیله ای هشدار دهنده او را از وجود مانع مطلع سازد. در سال ۱۹۱۲ میلادی آقای لوئیس فرای ریچاردسون با الهام از طبیعت و استفاده از مسیریابی خفاش‌ها موفق به ساخت سنسور فراصوتی شد. خفاش‌ها به دلیل بینایی ضعیف و حساس به نو ر، از امواج فراصوتی برای تشخیص موانع استفاده می‌کنند. اما از آن سال تا کنون که نزدیک به یک قرن از آن می‌گذرد این سنسور کاربردهای فراوانی در زندگی ما پیدا کرده‌است.

از آنجایی که کریستال‌های پیزوالکتریک هنگام اعمال نیرو به آنها، ولتاژ تولید می‌کنند، می‌توانند در آشکار ساز فراصوت مورد استفاده قرار گیرند. برخی سیستم‌ها از اجزاء فرستنده و گیرنده جدا استفاده می‌کنند در حالیکه سیستم‌های دیگر تنها از یک فرستنده- گیرنده پیزوالکتریک تشکیل می‌شوند. راه‌های دیگر برای ایجاد کردن و ردیابی کردن تغییر شکل بر اثر مغناطیس(magnetostriction)و تحریک خازنی (capacitive actuation) می‌باشد.

چند نمونه از کاربردهای حسگرفراصوت:

• کاربرد در دزدگیر اتوموبیل و وسیله هشدار دهنده فاصله در اتوموبیل
• استفاده در ثبت دقیق‌ترین زمان ممکنه در ورزش دو و میدانی
• استفاده در باک هواپیما برای فهمیدن مقدار سوخت (سنسور تشخیص سطح مایعات)
• استفاده در کنترل دور ماشین‌های صنعتی
• کاربرد در علم هواشناسی جدید (سنسور فشار)
• دبی متر اولتراسونیک
• کاربرد در پزشکی

حسگر فراصوت در پزشکی، در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی موجود هستند که در عکس برداری از قسمت‌های مختلف بدن کاربرد دارند. حسگر ممکن است بر روی سطح بدن قرار گیرد یا در مخرج‌های بدن مثل مقعد و مهبل قرار گیرد. پزشکانی که از روش‌های فراصوتی استفاده می‌کنند، اغلب از یک سیستم مکان یاب(Probe positioning system) برای نگه داشتن مبدل فراصوت استفاده می‌کنند.

• کاربرد در صنعت

سنسورهای فراصوت برای ردیابی و آشکار سازی هدف‌ها و اندازه‌گیری فاصله آن‌ها در بسیاری از کارخانه‌های خودکار به کار می‌روند. سنسورها با یک خروجی دیجیتال (روشن یا خاموش) برای یافتن وجود هدف و سنسورهایی با یک خروجی دیجیتال که به‌طور تناسبی بر حسب فاصله سنسور تا هدف تغییر می‌کند، موجود هستند. به علت اینکه سنسورهای فراصوت به جای نور از صدا برای آشکار سازی استفاده می‌کنند، در کاربردهایی که سنسورهای فوتوالکتریک(سنسورهای فوتوالکتریک) قابل استفاده نیستند، به کار می‌روند. این سنسورها راه حل خوبی برای آشکارسازی اجسام شفاف و اندازه‌گیری سطح مایع هستند؛ کاربردهایی که سنسورهای فوتوالکتریک به علت عدم بازتاب نور از سطح هدف دچار اخلال می‌شوند. رنگ هدف و/یا بازتاب بر سنسورهای فراصوت تأثیر نمی‌گذارد که در نتیجه می‌توانند در نور زیاد عمل کنند. انواع دیگر مبدل‌ها در دستگاه‌های تمیزکننده دارای سنسور فراصوت به کار می‌روند. یک مبدل فراصوت به یک فولاد ضد زنگ که با یک حلال (معمولاً آب یا ایزو پروپانول) پر شده‌است، اضافه می‌شود و بعد موج مربعی به آن اعمال می‌شود که انرژی لرزشی به مایع می‌دهد.

• سونوگرافی فراصوتی
• سونار
• آزمون فراصوت

Ultrasonics Basics

• Ultrasonic Acoustic Sensing Brown University
• Laser Ultrasonic Sensor Streamlines Papermaking Process, Lawrence Berkeley Lab, Dan Krotz
• Ultrasonic Flaw Detection for Technicians, Chapter 2, 3rd ed. , 2004 by J. C. Drury (~5 pages)
• Measure distance using the ultrasonic sensor
• Ultra Technology More uniform fibre distribution in paper with ultrasonics in the paper machine wet end.
• Ultrasound transducer entry in the public domain NCI Dictionary of Cancer Terms
• Ultrasonic Transmitter and Receiver circuit diagram
• Ultrasonic Sensors for Industry
• Siemens Ultrasonic Level Measurement