Ultraschallwandler

Ultraschallwandler sind die Kernkomponenten von Ultraschallsensoren. Sie wandeln akustische Energie in mechanische, elektrische oder magnetische Energie um. In vielen Konstruktionen fungiert ein einziger piezoelektrischer Ultraschallwandler sowohl als Sender als auch als Empfänger, so dass er in praktischen Systemen als kompletter Ultraschallwandler-Sensor fungiert.

Verschiedene Arten von Ultraschallwandlern eignen sich für unterschiedliche Szenarien, z. B:

- Abstands- und Füllstandsmessung - AGV/Roboter-Hinderniserkennung und -vermeidung - Kantenerkennung und Bahnlaufregelung - Messung der Fließgeschwindigkeit von Flüssigkeiten - Überwachung von Windgeschwindigkeit und -richtung

Diese typischen Anwendungsfälle bilden die Hauptanwendungsbereiche für Ultraschallwandlerprodukte, die grundlegende industrielle Erkennung, Logistik und Lagerhaltung, intelligenten Transport und Umweltüberwachung umfassen. Keramische piezoelektrische Wandler werden beispielsweise häufig in Füllstandsensoren und Modulen für die Entfernungsmessung von Robotern eingesetzt, da sie eine hohe Empfindlichkeit und stabile Leistung über einen großen Temperaturbereich bieten.

Im Gegensatz zu einem einfachen Piezo-Summer, der hauptsächlich akustische Töne für Alarme oder Statusanzeigen erzeugt, sendet ein Ultraschallwandler nicht nur Schallwellen aus, sondern empfängt auch präzise Echosignale und analysiert diese. Viele hochleistungsfähige piezokeramische Wandler sind speziell dafür ausgelegt, schmalbandige Ultraschallimpulse mit hoher Amplitude zu liefern und dann schnell in den Empfangsmodus zu wechseln, was eine präzise Messung von Entfernung, Objektanwesenheit, Materialeigenschaften und Prozessbedingungen ermöglicht.

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Ultraschall-Wandler-Serie


Ultraschall-Abstandssensoren

Niedrige Frequenz
Messwertaufnehmer

Erkennung der Anwesenheit von Objekten, Abstandserkennung und Hindernisvermeidung für FTS usw.

Ultraschall-Abstandssensoren

Hohe Frequenz
Messwertaufnehmer

Doppelblecherkennung, Abweichungskorrektur, Erkennung der Fließgeschwindigkeit von Flüssigkeiten, Erkennung von Windgeschwindigkeit und -richtung, Materialerkennung usw.

Ultraschall-Abstandssensoren

piezoelektrisch
Buzzer

Erzeugung von Tönen und Alarmen, Statusanzeige, Rückmeldung bei Tastendruck, Timing-Erinnerung, etc.

Niederfrequenz-Ultraschall-Wandler

Niederfrequenz-Ultraschallwandler sind eine Klasse von Geräten, die sich durch eine niedrige Betriebsfrequenz, einen breiten Abstrahlwinkel und eine hohe Durchdringung auszeichnen. Im Vergleich zu Hochfrequenz- [Ultraschallwandler-] Sonden eignen sie sich besonders für die Zielerfassung über große Entfernungen und die Erfassung der Anwesenheit großer Objekte.


  • Niedrige Frequenz, breiter Strahl, starke Durchdringung: Ideal für die Zielerfassung über große Entfernungen und die Erkennung großer Objekte oder Räume.
  • Geringer Bedarf an Antriebsleistung: Kostengünstiger, leichter in kompakte oder batteriebetriebene Systeme zu integrieren.
  • Niedrigere Reaktionsfrequenz: Geeignet für Szenarien mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit, bei denen keine sehr schnellen Aktualisierungen erforderlich sind.
  • Große Toleranz bei Einbau und Ausrichtung: Weniger empfindlich gegenüber Montagewinkel und mechanischer Ausrichtung, was die Installation vereinfacht.

Zu den typischen Anwendungen für Niederfrequenz-Ultraschallwandler gehören Abstandsmessung und Anwesenheitserkennung, Hinderniserkennung und -vermeidung durch Roboter und FTS, die Überwachung der Belegung von Lagerräumen sowie Park- und Sicherheitsmessungen. Dank ihrer größeren Wellenlänge bieten Niederfrequenz-Ultraschallwandler eine bessere Mediendurchdringung und größere Messabstände. In vielen industriellen und kommerziellen Umgebungen werden Ultraschallwandler dieser Produktreihe häufig zur Hindernisvermeidung und Sicherheitszonierung von Robotern und FTS, zur Erkennung von Parkplätzen und zur Abstandsüberwachung von Sicherheitsbereichen sowie zur Überwachung von Flüssigkeitsständen und vertikalen Räumen in Lagern, bei der Wasseraufbereitung und in Prozesstanks eingesetzt.

Die wichtigsten Stärken dieser Ultraschallwandler sind ihre Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen, ihre Kosteneffizienz und ihre einfache Systemintegration. Aufgrund ihrer begrenzten Auflösung und der relativ großen Blindzone eignen sie sich jedoch nicht für hochpräzise Aufgaben wie die Messung feiner Abmessungen, die Erkennung dünner Bleche oder die genaue Kantenerkennung. Daher konzentrieren sich die meisten Anwendungsfälle auf “Anwesenheits-/Abstandsmessungen”, d. h. auf die Feststellung, ob etwas vorhanden ist und wie weit es ungefähr entfernt ist, und nicht auf detaillierte Dimensionsmessungen.

Hochfrequenz-Ultraschall-Wandler

Hochfrequenz-Ultraschallwandler sind mit höherer Betriebsfrequenz und kürzerer Wellenlänge konzipiert und bieten eine feinere räumliche Auflösung und eine kleinere Blindzone. Dadurch eignen sie sich ideal für Präzisionsmessungen mit kurzer bis mittlerer Reichweite und komplexe Prozesssteuerungen.


  • Hohe Frequenz, kurze Wellenlänge: Hohe räumliche Auflösung und kleine Blindzone, geeignet für präzise Messungen im Nah- und Mittelbereich.
  • Enger Strahl und gute Richtwirkung: Ermöglicht die Erkennung kleiner Ziele, dünner Schichten, Kanten und Unterschiede zwischen den Schichten.
  • Mehrere Betriebsarten: Unterstützung von Reflexions-, Einweglichtschranken- (Transmission) und Schrägeinfall-Setups, anpassbar an verschiedene Prozesslayouts.
  • Empfindlicher gegenüber Installations- und Oberflächenbedingungen: Ausrichtung, akustische Kopplung und Oberflächenbeschaffenheit des Messobjekts haben einen größeren Einfluss; der effektive Messbereich ist in der Regel geringer.
  • Erhöhte Stabilität durch Kompensation und Algorithmen: Kann mit Temperaturkompensation, digitaler Signalverarbeitung und Array-Algorithmen für höhere Stabilität und Genauigkeit kombiniert werden.

Aufgrund dieser Eigenschaften werden Hochfrequenz-Ultraschallprüfköpfe häufig dort eingesetzt, wo es um hohe Genauigkeit, kleine Ziele oder komplexe Strukturen geht. Als führender ODM-Wandlerlieferant sind unsere Ultraschallwandler speziell für die Präzisionsindustrie und die Prozesskontrolle entwickelt worden.
In diesen Bereichen unterstützen unsere piezoelektrischen Wandler ein breites und anspruchsvolles Anwendungsspektrum. Eine Hochleistungs-Ultraschallsonde zeichnet sich durch hochpräzise Abstands- und Hindernismessung zur Positionierung, Grenzwertkontrolle und Kollisionsvermeidung in engen Räumen aus; Doppelbogenerkennung in Einweg- oder Transmissionsanordnungen zur Erkennung mehrerer Bögen in der Druck-, Verpackungs- und Metallverarbeitung, um Doppeleinzug zu verhindern; Kantendetektion und Bahnführung, wobei schmale Strahlen die Kanten von Rollen, Folien und Papierbahnen genau erkennen, um eine automatische Bahnführung und -ausrichtung zu ermöglichen; und Material- und Dickenerkennung, wobei Unterschiede in der Schallgeschwindigkeit und -dämpfung zwischen Materialien zur Unterscheidung von Materialtypen, zur Erkennung von Dickenänderungen und zur Identifizierung von Schichtstrukturen genutzt werden.
Sie werden auch in der Strömungsdynamik und Meteorologie eingesetzt, z. B. in Flugzeit- oder Dopplerstrukturen zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten und in akustischen Flugzeit-Arrays zur Messung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung. In diesen anspruchsvollen Umgebungen werden piezoelektrische keramische Wandler häufig mit Temperaturkompensation, fortschrittlicher Elektronik und Array-Signalverarbeitung kombiniert, um die Messstabilität zu verbessern. Unsere Ultraschallwandlermodule gewährleisten eine hohe Wiederholbarkeit und langfristige Zuverlässigkeit.

Im Vergleich dazu wird ein Piezo-Summer in erster Linie für die Erzeugung von Tönen und Alarmen (z. B. Gerätewarnungen, Tastentöne und Statustöne) verwendet und sendet in der Regel nur Schall, ohne Echos zu empfangen oder Entfernungen oder Medien zu charakterisieren. Ein piezoelektrischer Ultraschallwandler hingegen ist so konzipiert, dass er sowohl als Sender als auch als Empfänger von Ultraschallwellen fungiert und somit Entfernungsmessungen, Zielerfassung, Kanten- und Füllstandserfassung, Durchfluss- und Windmessungen sowie Materialprüfungen ermöglicht. Wenn Sie nur einfache Warn- oder Statustöne erzeugen wollen, ist ein Piezo-Summer ausreichend. Wenn Sie jedoch Abstandsmessungen, Hinderniserkennung, Kanten- oder Doppelbogenerkennung, Durchflussmessungen oder Windgeschwindigkeits- und -richtungsanalysen benötigen, sollten Sie geeignete Ultraschallwandler-Sonden auswählen und dann je nach Reichweite, Auflösung und Umgebungsbedingungen zwischen Niederfrequenz- und Hochfrequenz-Wandler-Ultraschalloptionen wählen.

Piezoelektrische Buzzer


  • Einfache Klangerzeugung: Gut geeignet für Signaltöne, Alarme, Warnungen, Tastendruck-Feedback und Statustöne.
  • Einfache Ansteuerung, geringer Stromverbrauch: Sie können direkt oder über einfache Treiberschaltungen mit Strom versorgt werden und sind daher ideal für batteriebetriebene und kompakte Geräte.
  • Flexible Tonoptionen: Unterstützung von Festfrequenz- oder Mehrtonausgabe, von einzelnen Pieptönen bis hin zu einfachen Melodien und Warnmustern.
  • Kein Echo-Empfang: Sie senden in der Regel nur Schall aus und empfangen oder analysieren keine zurückkommenden Signale, so dass sie nicht für Entfernungs- oder Materialmessungen verwendet werden können.

Piezoelektrische Buzzer sind kompakte akustische Bauteile, die den piezoelektrischen Effekt nutzen, um elektrische Signale in hörbaren Schall umzuwandeln.
Sie werden hauptsächlich zur Erzeugung von einfachen Tönen wie Pieptönen, Alarmen, Aufforderungen und anderen Statusanzeigen verwendet und nicht zur Messung oder Erkennung, da sie in der Regel nur Töne aussenden und keine Echosignale empfangen oder analysieren.
Daher werden sie häufig für Gerätefehlermeldungen, Übertemperatur- und Überdruckwarnungen, Bedienfelder, Countdown-Erinnerungen und Statusanzeigen in verschiedenen medizinischen und industriellen Geräten verwendet.

Entdecken Sie unser umfassendes Angebot an Ultraschallwandlern

Die Wahl des richtigen Ultraschallwandlers hängt stark von Ihrer Anwendungsumgebung ab. Für Umgebungen im Freien oder mit Flüssigkeiten bieten unsere wasserdichten Ultraschallwandler eine außergewöhnliche Haltbarkeit. Wenn Ihr Projekt ein vollständiges Eintauchen erfordert, wie z. B. bei der Tiefenmessung in der Schifffahrt oder der Überwachung von Tankfüllständen, benötigen Sie einen tauchfähigen Ultraschallwandler oder einen vollständig tauchfähigen Ultraschallwandler. Diese werden oft allgemein als Unterwasser-Ultraschallwandlerlösungen bezeichnet.

Frequenz- und Prototyping-Optionen

In Bezug auf die Frequenz ist der Ultraschallwandler 40khz der Industriestandard für allgemeine Entfernungsmessungen und Objekterkennung, da er ein optimales Verhältnis zwischen Reichweite und Auflösung bietet. Für Kunden, die unser Angebot an Ultraschallwandlern für das Prototyping bewerten, bieten wir ein vielseitiges Ultraschallwandler-Kit an. Obwohl wir uns in erster Linie an industrielle Kunden wenden, eignen sich diese Kits auch hervorragend für Ingenieure, die eine zuverlässige Ultraschallwandler-Einrichtung für F&E-Zwecke suchen.

Piezoelektrische Kerntechnologie

Das Herzstück unserer Technologie ist der piezoelektrische Wandler. Unabhängig davon, ob Sie ihn als Piezo-Ultraschallwandler oder Piezo-Ultraschallwandler bezeichnen oder nach Piezo-Ultraschallwandlern (auch als piezoelektrische Ultraschallwandlerkomponenten bekannt) für die Integration suchen, bieten unsere Produkte eine hohe akustische Umwandlungseffizienz und Langzeitstabilität.

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Häufig gestellte Fragen


was sind ultraschallwandler?

Ein Ultraschallwandler ist ein Gerät, das elektrische Energie in Ultraschallwellen (typischerweise mit Frequenzen über 20 kHz) umwandelt, die reflektierten Echos empfängt und sie wieder in elektrische Signale umwandelt. Er ist die Kernkomponente von Ultraschallsensoren und nutzt das Prinzip der Schallwellenreflexion, um präzise Messungen, Erkennungen und Entfernungsberechnungen durchzuführen.

Im Inneren des Wandlers schwingen piezoelektrische Keramikelemente, wenn eine Wechselspannung angelegt wird, und erzeugen so Ultraschallimpulse. Wenn diese Schallwellen auf ein Objekt treffen, werden sie reflektiert, und das gleiche Element erfasst die reflektierten Echos. Durch Analyse der Zeitverzögerung oder der Phasendifferenz kann das System die Entfernung, das Vorhandensein eines Objekts oder die Materialeigenschaften bestimmen.

Ultraschallwandler werden häufig in der industriellen Automatisierung, der Robotik, in Automobilsystemen, bei der Messung von Flüssigkeitsständen und der Überwachung von Windgeschwindigkeit und -richtung eingesetzt. Ihre hohe Empfindlichkeit, Haltbarkeit und Anpassungsfähigkeit machen sie ideal für Präzisionsmessungen und Anwendungen in rauen Umgebungen.