Was ist ein Ultraschallwandler?
Ein Ultraschallwandler ist eine elektrische Komponente, die Ultraschallwellen außerhalb des Hörbereichs in Wechselstrom- oder Gleichstromsignale umwandelt, die dann übertragen oder aufgezeichnet werden. Gewöhnlich sind solche Vorrichtungen auf Kristallen aufgebaut, die einen piezoelektrischen Effekt zeigen, der elektrischen Strom in Reaktion auf mechanische Beanspruchung oder Vibrationen leitet. Die Kristalle haben eine direkt proportionale Ausgabe zur Stärke der eingegebenen Schallwelle oder Beanspruchung, und dies macht sie zu nützlichen Messgeräten als Ultraschallwandler.
Zu den Anwendungen für auf Ultraschallwandlern basierende Elektronik gehörte die Verwendung in frühen Fernsehfernbedienungen als Signalgeräte und ab 2011 in Anemometern, die von Wetterstationen zur Überwachung des Windverlaufs und der Windgeschwindigkeit verwendet werden. Sie werden in industriellen Anwendungen zur Überwachung des Flüssigkeitsstands in einem Tank und in modernen Automobilen ab 2011 für Echolokalisierungssensoren verwendet, um Objekte anzuzeigen, die sich in unmittelbarer Nähe des Weges eines Fahrzeugs befinden, das in eine Garage fährt oder zurückfährt . Da ein Ultraschallwandler auch durch elektrische Eingangsleistung die Rolle eines Ultraschallsenders spielen kann, bieten sie in vielen Fällen die Fähigkeit eines primitiven Sonartyps. Schallwellen können von einer Oberfläche reflektiert werden und die Entfernung zu dieser Oberfläche kann durch die Zeit und Frequenz der zurückprallenden Welle gemessen werden.
Elektrische Geräte, die eine Energieform in eine andere umwandeln, wie Ultraschallsensoren, sind in der Elektronik und Industrie häufig verbreitet. Mittlerweile gibt es viele verschiedene Anwendungen für den Ultraschallwandler, einschließlich der Umgebungskontrollen für Gebäude, z. B. bei Luftbefeuchtern, bei denen sie die Wasseroberfläche verdampfen, und bei Einbruchalarmen zur Erkennung von Objekten, die sich auf einem ansonsten freien Weg bewegen. Die Ultraschalluntersuchung beruht auch auf dem Prinzip eines Ultraschallwandlers in der Medizin, bei dem Schallwellen von 1 bis 30 Megahertz verwendet werden, um aus der Ferne Bilder für den Zustand von Muskeln, inneren Organen und Blutgefäßen im menschlichen Körper sowie für den Zustand von zu erzeugen ein Fötus während der Schwangerschaft.
Seit der Ära der 1940er Jahre wurde der Ultraschallwandler in Prüfgeräte eingebaut, um Fehler in einer Reihe von sonarbezogenen Anwendungen zu erkennen. Sie können verwendet werden, um feine Risse, Hohlräume oder poröse Abschnitte in Beton- und Gebäudefundamenten, beschädigte oder gebrochene Metallschweißnähte und Fehler in anderen Materialien wie Kunststoff, Keramik und Verbundwerkstoffen zu finden. Die Geräte sind vielseitig einsetzbar, da die von ihnen emittierten Schallwellen von jedem Medium beeinflusst werden, ob flüssig, fest oder gasförmig. Bei einem Detektor zur Messung des Gaszustands wird jedoch üblicherweise ein Zwischengel zwischen dem Gas und dem Ultraschallwandler angeordnet, da die Schallwellen ansonsten schlecht geleitet und in einem Gasmedium aufgezeichnet werden.
Das Gebiet der Fehlererkennung für die Ultraschalltechnologie ist in fünf verschiedene Arten von Wandlerdesigns unterteilt: Kontakt-, Winkelstrahl-, Verzögerungsleitungs-, Eintauch- und Doppelelementwandler. Kontaktwandler müssen in enger Kontaktnähe zu dem sein, was sie messen, z. B. ein Bolzensucher im Baugewerbe, mit dem Holzbalken hinter Wänden erkannt werden. Ein Tauchwandler ist wasserdicht und in einen Flüssigkeitsstrom eingebettet. Sowohl Winkelstrahl- als auch Verzögerungslinienformen eines Ultraschallwandlers werden zum Messen von Schweißnähten und bei hohen Temperaturen verwendet. Der Dual-Element-Wandler ist gleichzeitig Sender und Empfänger für die kontinuierliche Überwachung rauer oder potenziell fehlerhafter Oberflächen.