超音波トランスデューサの応用分野

Jun 25, 2022

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超音波トランスデューサーは広く使用されており、アプリケーション産業に応じて、産業、農業、輸送、生命、医療、軍事に分類されます。実現された機能に応じて、超音波処理、超音波洗浄、超音波検出、検出、監視、遠隔測定、リモートコントロールなどに分けられます。作業環境に応じて、液体、気体、生体などに分けられます。性質に応じて、パワー超音波、検出超音波、超音波イメージングなどに分けられます。

超音波モーター

超音波モーターは、ステーターをトランスデューサーとして使用し、圧電結晶の逆圧電効果を利用してモーターステーターを超音波周波数で振動させ、ステーターとローターの間の摩擦によってエネルギーを伝達し、ローターを回転させます。超音波モーターは、小型、高トルク、高分解能、シンプルな構造、ダイレクトドライブ、ブレーキ機構、ベアリング機構がありません。これらの利点は、デバイスの小型化に役立ちます。超音波モーターは、光学機器、レーザー、半導体マイクロエレクトロニクス、精密機械および機器、ロボット工学、医学、および生物工学で広く使用されています。

超音波洗浄

超音波洗浄の仕組みは、超音波が洗浄液中を伝播する際のキャビテーション、放射圧力、音波などの物理的効果を利用して、洗浄部品の汚れを機械的に剥がすと同時に、洗浄液と汚れの間の化学物質の生成を促進することができます。オブジェクトをクリーニングする目的を達成するための反応。超音波洗浄機が使用する周波数は、洗浄対象物の大きさや目的に応じて10〜500 kHzから選択でき、通常は20〜50kHzです。超音波トランスデューサの周波数の増加に伴い、ランジュバン発振器、縦発振器、厚さ発振器などを使用できます。小型化の観点から、ウェーハバイブレータのラジアル振動や曲げ振動もあります。超音波洗浄は、農業、家庭用機器、電子機器、自動車、ゴム、印刷、航空機、食品、病院、医学研究など、さまざまな業界でますます使用されています。

超音波溶接

超音波溶接は、超音波金属溶接と超音波プラスチック溶接の2つのカテゴリに分類できます。その中で、超音波溶着技術が広く使用されています。トランスデューサーによって生成された超音波振動を使用して、超音波振動エネルギーを上部溶接部を介して溶接領域に伝達します。溶接部、つまり2つの溶接部の接合部の音響抵抗が大きいため、局所的な高温が発生してプラスチックが溶融し、接触圧力の作用で溶接作業が完了します。超音波プラスチック溶接は、他の溶接方法では溶接できない部品の溶接を容易にすることができます。また、プラスチック製品の高価な金型費を節約し、加工時間を短縮し、生産効率を向上させ、経済性、速度、信頼性の特性を備えています。

超音波加工

超音波加工工具と一緒に一定の静圧でワークに微細な砥粒を塗布し、工具と同じ形状で加工できます。処理中、トランスデューサは15〜40 kHzの周波数で15〜40ミクロンの振幅を生成する必要があります。超音波工具は、ワークピースの表面の研磨剤をかなりの衝撃力で継続的に衝撃させ、超音波放射部分を破壊し、材料を破壊して、材料を除去する目的を達成します。超音波処理は、主に宝石、翡翠、大理石、瑪瑙、超硬合金などの脆くて硬い材料の処理、および特殊な形状の穴や細くて深い穴の処理に使用されます。さらに、通常の切削工具に超音波トランスデューサーを追加することも、精度と効率を向上させる役割を果たすことができます。

減量のための超音波

超音波トランスデューサーのキャビテーション効果とマイクロメカニカル振動を利用して、人間の表皮の下にある余分な脂肪細胞を破壊し、乳化し、体外に排出して、体重を減らし、形を整えるという目的を達成します。これは1990年代に国際的に開発された新技術です。イタリアのZocchiは、ベッドで初めて超音波脂肪除去を使用し、成功を収め、形成外科と美容の前例を作りました。超音波脂肪除去技術は、国内外で急速に発展しています。

超音波育種

植物種子への適切な頻度と強度の超音波照射は、種子の発芽率を改善し、カビの腐敗率を低下させ、種子の成長を促進し、植物の成長率を改善することができます。情報によると、超音波はいくつかの植物の種子の成長率を2〜3倍に高めることができます。

血圧モニタ

超音波トランスデューサーは、血管の圧力を受け取るために使用されます。バルーンが圧縮されて血管に押し付けられると、加えられた圧力が血管拡張圧力よりも高いため、超音波トランスデューサーは血管の圧力を感じることができません。血管の圧力が一定の値まで下がると、両者の圧力はバランスを取ります。このとき、超音波トランスデューサーは心臓の収縮期圧である血管の圧力を感じることができます。血圧値。電子血圧計は、聴診器のキャンセルにより、医療スタッフの労働強度を減らすことができます。

テレメトリリモコン

有毒、放射性、およびその他の過酷な環境では、人々はその近くで作業することができず、遠隔操作する必要があります。テレビ、ファン、照明などの電気スイッチにはリモコンが必要です。超音波トランスデューサーを設置して、離れた場所から超音波を送信することもできます。制御システムの受信トランスデューサは、音響信号を電気信号に変換してスイッチを作動させます。

交通監視

現代の交通では、車両の動作を把握するために、車両の通過とカウントを自動的に監視することが非常に必要です。たとえば、交通監視ステーションは、トランシーバーと伝送の両方に超音波トランスデューサーとその補助装置を設置します。車両が通過すると、音響パルスが戻り、カウントして累積することで1日あたりの車両数を取得できます。車の後部には、逆衝突事故を防ぐための兼用トランスデューサーが取り付けられています。受信圧電超音波トランスデューサーを道路に設置することで、雑音指数を監視することもできます。

レンジング

超音波測距装置は、サウンドルーラーとも呼ばれます。デュアルパーパストランスデューサを介してパルス時間間隔を測定します。サウンドルーラーは10m以内の距離を測定でき、精度は数千分の1に達することができます。

漏れ検知とガス検知

圧力システムの場合、リーク時に、ジェットノイズは圧力容器の内側と外側の圧力差によって発生します。このノイズスペクトルは非常に広いです。非圧力システムの場合、超音波源を閉鎖系内に配置し、閉鎖系の外部から受け取ることができます。一般に、漏れがないときに測定される信号振幅は非常に小さいか、まったくなく、信号振幅は漏れポイントで急激に増加する傾向があります。ガスフローの検出も、化学産業における重要な手段の1つです。流量検出には、流量計などのさまざまな増幅があります。しかし、超音波トランスデューサーを使用する主な利点は、流体の流れを妨げないことです。

情報収集

インテリジェントロボットは、宇宙空間を自由に歩き、物体を認識するなどの機能を実現するために、超音波トランスデューサーを使用して距離を測定し、視覚障害者を誘導するだけでなく、画像認識も行う必要があります。したがって、複数の機能を実現するには小型の超音波トランスデューサアレイが必要であり、この側面は重要な研究トピックとなり、多くの科学者がそれを目指して努力するようになります。