Vad är en ultraljudsgivare?
En ultraljudsgivare är en elektrisk komponent som omvandlar ultraljudsljudvågor utanför området för mänsklig hörsel till växelström (AC) eller likström (DC) elektriska signaler som sedan sänds eller spelas in. Vanligtvis är sådana anordningar byggda på kristaller som visar en piezoelektrisk effekt som leder elektrisk ström som svar på mekanisk påfrestning eller vibrationer. Kristallerna har direkt proportionell utgång till styrkan hos den ingående ljudvågen eller spänningen, och detta gör dem användbara mätanordningar som ultraljudsgivare.
Tillämpningar för ultraljudsgivare-baserad elektronik inkluderade användning i tidiga tv-fjärrkontroller som signalanordningar och från och med 2011 i anemometrar som används av väderstationer för att övervaka vindkurs och hastighet. De används i industriella applikationer för att övervaka vätskenivån i en tank, och i dagens bilar från och med 2011 för ekolägesensorer för att indikera föremål i närheten av banan för ett fordon som backar upp eller drar in i ett garage . Eftersom en ultraljudsgivare också kan spela rollen som en ultraljudssändare genom elektrisk ingång, erbjuder de i många fall möjligheten till en primitiv ekolod. Ljudvågor kan reflekteras från en yta och avståndet till ytan mätt med tiden och frekvensen för vågen som studsar tillbaka.
Elektriska enheter som konverterar en form av energi till en annan, som ultraljudssensorer, har ofta utbredda tillämpningar inom elektronik och industri. Många olika användningsområden för ultraljudsgivaren finns nu, bland annat i miljökontroller för byggnader, till exempel i luftfuktare där de förångar vattenytan och i inbrottslarm för att upptäcka föremål som rör sig inom en annars tydlig väg. Ultraljud bygger också på principen för en ultraljudsgivare i medicinen, där ljudvågor på 1 till 30 megahertz används för att fjärr skapa bilder för tillståndet för muskler, inre organ och blodkärl i människokroppen, liksom tillståndet för ett foster under graviditeten.
Sedan 40-talets tid har ultraljudsgivaren integrerats i testutrustning för att upptäcka brister i en rad sonar-relaterade applikationer. De kan användas för att hitta fina sprickor, tomrum eller porösa sektioner i betong- och byggnadsfundament, skadade eller sprickade metallsvetsar, och brister i andra material såsom plast, keramik och kompositer. Enheterna är mångsidiga eftersom ljudvågorna som de avger kommer att påverkas av vilket medium som helst, vare sig det är flytande, fast eller gas. Med en detektor som används för att mäta gasstatus placeras emellertid en mellanliggande gel vanligtvis mellan gasen och ultraljudsgivaren, eftersom ljudvågor annars dåligt ledas och registreras i ett gasmedium.
Fältet för feldetektering för ultraljudsteknik delas upp i fem olika typer av givarkonstruktioner: kontakt, vinkelstråle, fördröjningslinje, nedsänkning och dubbla elementomvandlare. Kontaktomvandlare måste ha en nära kontakt med vad de mäter, till exempel en dubbelhittare i byggbranschen som används för att upptäcka träbjälkar bakom väggarna. En nedsänkning är vattentät och placeras i ett vätskeflöde. Både vinkelstråle- och fördröjningslinjeformer för en ultraljudsgivare används för att mäta svetsar och vid höga temperaturer. Den dubbla elementgivaren är samtidigt en sändare och mottagare för kontinuerlig övervakning av grova eller potentiellt felaktiga ytor.