Transducteurs à ultrasons

Les transducteurs ultrasoniques sont les composants essentiels des capteurs ultrasoniques. Ils convertissent l'énergie acoustique en énergie mécanique, électrique ou magnétique. Dans de nombreux cas, un seul transducteur piézoélectrique à ultrasons sert à la fois d'émetteur et de récepteur, fonctionnant comme une sonde transductrice à ultrasons complète dans les systèmes pratiques.

Différents types de sondes de transducteurs à ultrasons conviennent à différents scénarios :

– Distance and level measurement – AGV/robot obstacle detection and avoidance – Edge detection and web guiding – Liquid flow velocity measurement – Wind speed and direction monitoring

Ces cas d'utilisation typiques constituent les principales applications des transducteurs à ultrasons, couvrant la détection industrielle de base, la logistique et l'entreposage, le transport intelligent et la surveillance de l'environnement. Par exemple, les transducteurs piézoélectriques en céramique sont largement utilisés dans les capteurs de niveau et les modules de télémétrie des robots, car ils offrent une sensibilité élevée et des performances stables sur une large plage de températures.

Contrairement à un simple buzzer piézoélectrique, qui génère principalement des tonalités audibles pour les alarmes ou les indications d'état, un transducteur ultrasonique ne se contente pas d'émettre des ondes sonores, mais reçoit et analyse également avec précision les signaux d'écho. De nombreux transducteurs piézocéramiques haute performance sont spécialement conçus pour émettre des impulsions ultrasoniques à bande étroite et à forte amplitude, puis passer rapidement en mode réception, ce qui permet de mesurer avec précision la distance, la présence d'un objet, les propriétés d'un matériau et les conditions d'un processus.

Capteur à ultrasons bannière img

Transducteurs à ultrasons


capteurs de distance à ultrasons

Basse fréquence
Transducteurs

Détection de la présence d'objets, détection de la distance et évitement des obstacles par les véhicules autoguidés, etc.

capteurs de distance à ultrasons

Haute fréquence
Transducteurs

Détection des doubles feuilles, correction des écarts, détection de la vitesse d'écoulement des liquides, détection de la vitesse et de la direction du vent, détection des matériaux, etc.

capteurs de distance à ultrasons

piézoélectrique
buzzers

Génération de sons et d'alarmes, indication de l'état, retour d'information sur l'appui d'une touche, rappel de l'heure, etc.

Transducteurs ultrasoniques à basse fréquence

Les transducteurs ultrasoniques à basse fréquence sont une catégorie de dispositifs caractérisés par une basse fréquence de fonctionnement, un large angle de rayonnement et une forte pénétration. Par rapport aux sondes à haute fréquence [transducteurs à ultrasons], ils sont particulièrement adaptés à la détection de cibles à longue distance et à la détection de la présence d'objets de grande taille.


  • Basse fréquence, large faisceau, forte pénétration : Idéal pour la détection de cibles à longue distance et la détection d'objets ou d'espaces de grande taille.
  • Faible besoin en puissance d'entraînement : Plus rentable, plus facile à intégrer dans des systèmes compacts ou alimentés par batterie.
  • Fréquence de réponse plus faible : Convient aux scénarios de vitesse faible à moyenne où des mises à jour très rapides ne sont pas nécessaires.
  • Grande tolérance pour l'installation et l'alignement : Moins sensible à l'angle de montage et à l'alignement mécanique, ce qui simplifie l'installation.

Les applications typiques des sondes à transducteurs ultrasoniques à basse fréquence comprennent la détection de distance et de présence, la détection et l'évitement d'obstacles par les robots et les véhicules autoguidés, la surveillance de l'occupation des espaces de stockage, ainsi que la télémétrie de stationnement et de sécurité. Grâce à leur longueur d'onde plus grande, les transducteurs ultrasoniques à basse fréquence permettent une meilleure pénétration des milieux et des distances de mesure plus longues. Dans de nombreux environnements industriels et commerciaux, les applications courantes des transducteurs ultrasoniques de cette gamme comprennent l'évitement d'obstacles et le zonage de sécurité pour les robots et les véhicules autoguidés, la détection d'espaces de stationnement et la surveillance de la distance de sécurité du périmètre, ainsi que la surveillance du niveau de liquide et de l'espace vertical dans les entrepôts, le traitement de l'eau et les réservoirs de traitement.

Les principaux atouts de ces transducteurs à ultrasons sont la robustesse environnementale, la rentabilité et la facilité d'intégration du système. Toutefois, en raison de leur résolution limitée et de leur zone aveugle relativement grande, ils ne conviennent pas aux tâches de haute précision telles que la mesure de dimensions fines, la détection de feuilles minces ou la détection précise des bords. Par conséquent, la plupart des cas d'utilisation se concentrent sur les mesures de type “présence/distance” - détecter si quelque chose est présent et approximativement à quelle distance il se trouve - plutôt que sur la métrologie dimensionnelle détaillée.

Transducteurs ultrasoniques à haute fréquence

Les transducteurs ultrasoniques à haute fréquence sont conçus avec une fréquence de fonctionnement plus élevée et une longueur d'onde plus courte, offrant une résolution spatiale plus fine et une zone aveugle plus petite. Ils sont donc idéaux pour les mesures de précision à courte et moyenne distance et pour le contrôle de processus complexes.


  • Haute fréquence, courte longueur d'onde : haute résolution spatiale et petite zone aveugle, adaptée aux mesures précises à courte/moyenne distance.
  • Faisceau étroit et bonne directivité : Capable de détecter de petites cibles, des feuilles minces, des bords et des différences entre les couches.
  • Modes de fonctionnement multiples : Prise en charge des configurations à réflexion, à faisceau traversant (transmission) et à incidence oblique, adaptables à diverses configurations de processus.
  • Plus sensible aux conditions d'installation et de surface : L'alignement, le couplage acoustique et l'état de la surface de la cible ont un impact plus important ; la plage de mesure effective est généralement plus courte.
  • Stabilité accrue grâce à la compensation et aux algorithmes : Peut être combiné avec la compensation de température, le traitement des signaux numériques et les algorithmes de réseau pour une stabilité et une précision accrues.

En raison de ces caractéristiques, les sondes à ultrasons haute fréquence sont largement utilisées dans les cas de haute précision, de petites cibles ou de structures complexes, en particulier dans l'industrie de précision et le contrôle des processus.
Dans ces domaines, les produits de transduction ultrasonique à haute fréquence soutiennent une application large et sophistiquée des transducteurs ultrasoniques, telle que la mesure de distance et d'obstacle de haute précision pour le positionnement, le contrôle des limites et la prévention des collisions dans les espaces confinés ; la détection de double feuille (double feuille) dans des configurations de faisceau traversant ou de transmission pour détecter des feuilles multiples dans l'impression, l'emballage et le traitement des métaux, évitant ainsi la double alimentation ; la détection des bords et le guidage des bandes, où des faisceaux étroits détectent avec précision les bords des rouleaux, des films et des bandes de papier pour permettre le guidage et l'alignement automatiques des bandes ; et l'identification des matériaux et de l'épaisseur, où les différences de vitesse et d'atténuation du son entre les matériaux sont utilisées pour distinguer les types de matériaux, détecter les changements d'épaisseur et identifier les structures en couches.
Ils sont également largement utilisés en dynamique des fluides et en météorologie, par exemple dans les structures à temps de vol ou Doppler pour la mesure de la vitesse d'écoulement des liquides, et dans les réseaux acoustiques à temps de vol pour la mesure de la vitesse et de la direction du vent. Dans ces environnements plus exigeants, les dispositifs ultrasoniques à transducteur haute fréquence sont souvent associés à une compensation de température, à une électronique avancée et à un traitement des signaux de réseau pour améliorer la stabilité, la répétabilité et la fiabilité à long terme des mesures.

En revanche, un buzzer piézoélectrique est principalement utilisé pour générer des sons et des alarmes (telles que des alertes de dispositifs, des tonalités de boutons et des bips d'état) et n'émet généralement que des sons, sans recevoir d'échos ni effectuer de caractérisation de la distance ou du milieu. Un transducteur à ultrasons ou une sonde de transducteur à ultrasons, en revanche, est conçu pour émettre et recevoir des ondes ultrasonores, ce qui permet de mesurer des distances, de détecter des cibles, de détecter des bords et des niveaux, de mesurer le débit et le vent, et d'inspecter des matériaux. Par conséquent, lors de la sélection, si vous souhaitez uniquement générer des tonalités d'alerte simples ou des sons d'état, un buzzer piézoélectrique est suffisant ; si vous avez besoin de mesurer des distances, de détecter des obstacles, des bords ou des doubles feuilles, de mesurer le débit ou d'analyser la vitesse et la direction du vent, vous devez choisir des sondes transductrices à ultrasons appropriées, puis sélectionner des options ultrasoniques de transducteurs à basse ou à haute fréquence en fonction de la portée, de la résolution et des conditions ambiantes.

Buzzers piézoélectriques


  • Génération de sons simples : Convient parfaitement pour les bips, les alarmes, les alertes, le retour d'information sur les touches et les tonalités d'état.
  • Facile à piloter, faible consommation d'énergie : Ils peuvent être alimentés directement ou par l'intermédiaire de circuits d'attaque simples, ce qui les rend idéaux pour les appareils compacts et alimentés par batterie.
  • Options de tonalité flexibles : Prise en charge des sorties à fréquence fixe ou à tonalités multiples, des simples bips aux mélodies simples en passant par les modèles d'avertissement.
  • Pas de réception d'écho : Ils n'émettent généralement que des sons et ne reçoivent ni n'analysent les signaux de retour. Ils ne sont donc pas utilisés pour mesurer des distances ou des matériaux.

Les buzzers piézoélectriques sont des composants acoustiques compacts qui utilisent l'effet piézoélectrique pour convertir des signaux électriques en sons audibles.
Ils sont principalement utilisés pour générer des tonalités simples telles que des bips, des alarmes, des invites et d'autres indications d'état, plutôt que pour mesurer ou détecter, car ils n'émettent généralement que des sons et ne reçoivent pas ou n'analysent pas les signaux d'écho.
Par conséquent, ils sont largement utilisés dans les alarmes de défaillance des appareils, les alertes de surchauffe et de surpression, les panneaux de contrôle, les rappels de compte à rebours et l'indication d'état dans divers équipements médicaux et industriels.

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Questions fréquemment posées


Qu'est-ce qu'un transducteur à ultrasons ?

Le transducteur à ultrasons est un dispositif qui convertit l'énergie électrique en ondes ultrasoniques (généralement à des fréquences supérieures à 20 kHz) et reçoit les échos réfléchis, les convertissant à nouveau en signaux électriques. Il s'agit du composant central des capteurs à ultrasons, qui utilise le principe de la réflexion des ondes sonores pour réaliser des mesures, des détections et des calculs de distance précis.

À l'intérieur du transducteur, des éléments céramiques piézoélectriques vibrent lorsqu'une tension de courant alternatif est appliquée, générant des impulsions ultrasoniques. Lorsque ces ondes sonores rencontrent un objet, elles sont réfléchies et le même élément détecte les échos réfléchis. En analysant le retard ou la différence de phase, le système peut déterminer la distance, la présence d'un objet ou les propriétés d'un matériau.

Les transducteurs à ultrasons sont largement utilisés dans l'automatisation industrielle, la robotique, les systèmes automobiles, la mesure du niveau de liquide et la surveillance de la vitesse et de la direction du vent. Leur sensibilité élevée, leur durabilité et leur adaptabilité les rendent idéaux pour les mesures de précision et les applications dans des environnements difficiles.