. Amaliy ish №13.Ultratovushli datchiklar tuzilmalari va ishlash
printsiplarini o’rganish
Ultratovush (UT) datchiklari xolat datchigi sifatida ob’ektning turgan joyi va mavjudligini,shu bilan birga suyuqlik va sochiluvchi jismlar sathini o’lchashni,ob’ektlar sanog’ini amalga oshiradi.
Ultra tovush bu yukori chastotadagi tovush tebranishlaridir. Inson eshitish organlari 16-20 kGts oraligidagi elastik mexanik tebranishlarni ovoz sifatida kabul kiladi. 20 kGts dan yukori bulgan tebranishlarni eshtish organlari kabul kilmaydi. Bu tebranishlarni tarkalishini ulьtira tovush tulkinlari deb ataladi. Ularni yukori chegarasi millyard Gerts gacha bo’ladi. Undan yukorigi tebranilarni giper tovushlar deb ataladi.
Tovush tulkinari ustida olib borilaetgan tadkikotlarni birlamchi sabablari tovushni suvdv tarkalishini urganish bulgan. Birinchi bulib tovushni suvda tarkalish tezligini 1826 yili fransuz olimi Kolladon aniklagan. Tovush tarkalishini suvda urganilishiga sabab dengiz kemalarini xarakat tezligi, ulargacha bulgan masofalarni aniklash bulgan.. 1838 yili tovush yerdamida dengiz osti relifini aniklashga erishilgan. Tofushni uzokrokga uzatib kabul kilish zaruriyati yukori chastotali tovush tebranishlarini olish muamosiga olib keldi.
1883 yili ingiliz fizigi Galьton ulьtra tovush generatorini yaratdi. Uni Galьton xushtagi deb atadilar. Generator uchlari utkir etib yasalgan tslindirdan iborat bulib unga yukori bosim ostida xavo yuborilgan. Xavo urniga vodorod gazi yuborilishi bilan 170 kGts gacha tebranishlarni xosil kilishga erishilgan.
1880 yili P’er Jak Kyurilar ulьtra tovush texnikasi uchun kata kiymatga ega bulgan kashfietni qildilar. Ular kvarts kristaliga bosim bilan ta’sir etilsa kvarts tomonlarida elektr zaryadi tuplanishini anikladilar. Tuplangan zaryad mikdori kuyilgan kuchga proportsional. Bundan tashkari tez almashinuvchi elektr kuchlanishi kristalga kuyilganda kristalni tebranishini anikladilar. Buni asosida yukori chastotali tovash tebranishlarini chikaruvchi va kabul kiluvchi kurilmalar yaratish imkoniyati paydo buldi.
1914 yilda Yevropada dengiz floti uchun sanoat kurilmasi sifatida ulьtra tovau tulkinlarini uzatuvchi va kabul kiluvchi kashf etildi. SHu yillari sirtlarni tekshirish uchun defektoskop yaratildi. Meditsinada 20 asrni 50 yillarida AKSH kullanila boshlandi.
Ultratovushlarni uzatuvchilarni ikkita kata gruxga bulish mumkin.
1.Tebranishlar gazlarda yeki suyukliklarda xosil kilinadi va uzatiladi
2.Tok yeki kuchlanishni materiallar yerdamida mexanik tebranishlarga aylantirish.
Nurlantiiruvchilar pezoelektrik yeki magnitostriktsion bo’lishi mumkin. Magnitostraktsion nurlantirgichlar jisim o’lchamlarini magnit maydonida o’zgarishiga asoslangan. Bu xossaga ega bo’lgan materiallar o’ram ichiga joylantiriladi va unga o’zgaruvchan tok beriladi. O’zgaruvchan tok ta’sirida o’zgaruvchan magnit maydoni xosil bo’ladi. Bu o’zgaruvchan magnit maydoniga mos ravishda jisim o’lchami o’zgarib ulьtira tovush xosil kiladi.
UT datchiklarini qo’llanishini shartli uch guruxga bo’lish mumkin:modda to’g’risida informatsiya olish; moddalarga ta’sir ko’rsatish; signallarni qayta ishlash va boshqarish.
Bularni batafsil ko’rib chiqaylik.
UT holat va siljish datchiklari pьezoeffekt asosida ishlaydi.Kvarts yoki keramik plastina unga mexanik ta’sir ko’rsatilganda yuzasida elektr maydoni hosil bo’ladi. Agar elektr maydoni,maydonga quyilgan kuchlanish ma’lum bir chastotada tebransa.plastina ham shu chastota bilan tovush tebranishlarini chiqaradi.Ular xavoda tarqalib,jismlardan qaytib,nurlantirgichga qaytadi.Plastinaga ta’sir etib ular elektor maydoni xosil qiladilar.Plastina oldin to’lqinlarni chiqaradi,keyin esa qabul qiladi.Datchikni ishlash diapozoni nurlanish quvvatini o’zgartirib boshqarish mumkin.
Datchiklarni turlari:1. Peppeler +Fuchs firmasi;2.Baumer firmasi; 3.Nivelco Micro Sonar firmasi;4. JFM firmasi.
UT masofani o’lchash datchiklari ob’ektdan qaytgan tovushni vaqtini o’lchaydi.Bu datchiklar ikki membranadan iborat bo’lib,bittasi tovushni generatsiya qiladi, ikkinchisi qaytgan tovushni qabul qiladi.Vaqt bilan tovush tezligi orqali masofa topiladi.
Masofa datchigi, HC-SR 04 kontaktsiz bo’lib,yuqori aniqlik va stabillikni ta’minlaydi.Datchikka elektromagnit shovqinlar umuman ta’sir etmaydi.O’lchash diapozoni 2 sm dan 400 sm gacha.Kuchlanish manbaasi 5 V,tok
2mA.Arduino –ga ulash mumkin.
UT magnitostriktsion usul bilan olishda magnit maydonidagi ferromagnetiklar deformatsiyasidan foydalaniladi.Sterjen shaklidagi nurlantirgich ferromagnetikning yupqa listlaridan tayyorlangan.Unga qo’zg’atuvchi g’altak o’ralgan. Magnitostriktsion nurlantirgichlarda nikelь va boshqa ferromagnetiklar qotishmalaridan tayyorlanadi.Ferromagnit sterjen o’zgaruvchan magnit maydonida joylashgan bo’lsa,siqilib va kengayadi,maydon chastotasiga muvofiq ravishda.
Mexanik deformatsiyasining kattaligini orttirish uchun sterjen magnitlanadi. Magnitostriktsion tovush sochilishi rezonans holatida ishlaydi.Bunda qo’zg’alish chastotasi sterjen tebranishi bilan ustma-ust
Tushadi.Bu chastota qo’yidagicha aniqlanadi:
f
bu yerda l -sterjen uzunligi; Ye- egiluvchanlik moduli;R-zichlik.
UT qalinlik o’lchovchi detektor. Magnitostriktsion usul bilan qalinlik
(bo’yoq qalinligi,tsisterna qalinligi) o’lchanadi.
UT satx o’lchovchi detektor .Echo TREK,o’lchash diapozoni 0,2 25 M,aniqlik 0,2%.
Yuqoridan kurinib turibdiki, ulьtratovush turmishda keng qullaniladi. Meditsinada diagnostikadan tashqari davolash maqsadida ham keng qo’llaniladi. U rentgen nurlari kabi xafli emas. Uni salbiy ta’siri tirik organizmga deyari yuq.
Ichki organalrni xolatini kuzatishda dopler effektidan foydalaniladi. Uzatilgan nur xarakatdagi jisimga borib kaytishida uni xarkatlanish tezligiga mos xolda kaytgan nurni chastotasi o’zgaradi. Bu o’zgarishni elektron qurilma yordamida qayta ishlash bilan ichki organlar xolatini kuzatish mumkin.
Murakkab formadagi metallardagi teshiklarni oddiy frezer yoki teshish qurilmalarida bajarib bo’lmaydi. Ularni kuchli ulьtra tovush bilan amalga oshirish mumkin.
Masofada joylashgan obьektlarni aniqlashda radiolokatsiyadan foydalaniladi. Lekin radiolokatsiya faqat metall ishtrok etgan ob’ektlarnigina aniqlash imkoniyatini beradi. Okeanlarda baliqlar to’dasini, tirik organizmlarni, relьefni aniqlashda fakat ulьtra tovushlardan foydalaniladi.
Qizdirish mumkin bo’lmagan xolatlarda turli markadagi metallarni payvandlashda xam ulьtra tovushdan foydalaniladi.
Utgan asirning 60 yillardan boshlab aniqlik darajasi toraytiruvchi kurilmalar asosida tayerlangan sarf o’lchash qurilmalariga qaraganda bir karra yuqori bo’lgan ulьtra tovushli sarf o’lchash qurilmalari qullanilmokda.
Ultratovush datchiklar
Ultratovush o’lchagichlari suyuqliklar va quyma materiallarning doimiy kontaksiz o’lchash uchun mo’ljallangan. Natijalarning aniqigiga o’lchanayotgan muhitning zichligi ham, uning dielektrik o’tkazuvchanligi ham, ifloslanish ham taosir qilmaydi. Signalning o’tish vaktini aniqlashga asoslangan ultratovush o’lchash usuli, printsipi jixatidan aks-sado berilishining ishlashi bilan taqqoslanadi.
UT o’lchagichlar abraziv, korroziyali, kimyoviy muhitlar uchun juda yaxshi. Asboblarga kam texnik xizmat ko’rsatadi va radar kabi boshqa kontaksiz darajadagi transmitterlarga qaraganda ancha tejamkor.
E’tibor bering, ultratovush sensorlari vakuumda o’lchash uchun mos emas, chunki signal bu muhitda tarqala olmaydi. Bundan tashqari, ushbu turdagi hisoblagichlarning to’g’ri ishlashi uchun normal atmosfera bosimi va signal noto’g’ri aks ettirilishi mumkin bo’lgan statsionar to’siqlarning yo’qligi (masalan, signalning katta konusligi tufayli tor idishlarning devorlari) zarur.ultratovush sensorlarning o’lchov natijalariga mahsulotning ortiqcha bug’lari, og’ir chang va shamol ta’sir qilishi mumkin.
Ultratovush darajadagi datchiklar
Ultratovush daraja o’lchagichlari suyuqliklar va quyma materiallarning doimiy kontaktsiz darajasini o’lchash uchun mo’ljallangan. Natijalarning aniq*ligiga o’lchanayotgan muhitning zichligi ham, uning dielektrik o’tkazuvchanligi ham, ifloslanish ham taosir qilmaydi. Signalning o’tish vaqtini aniqlashga asoslangan ultratovush o’lchash usuli printsipi aks-sado beruvchining ishlashi bilan taqqoslanadi.q
UT o’lchagichlar abraziv, korroziya, kimyoviy muhitlar uchun juda yaxshi. Asboblar kam texnik xizmat ko’rsatadi va radar kabi boshqa kontaktsiz darajadagi transmitterlarga qaraganda ancha tejamkor.
. 1. SHu bilan birga, o’lchangan muhit bilan bevosita aloqaning yo’qligi, mahsulot xususiyatlaridan mustaqilligi, ixcham o’lchamlari kabi inkor etilmaydigan afzalliklari tufayli ultratovushli darajadagi transmitterlar turli sohalarda: kimyo va neft-kimyo sanoati, farmatsevtika, qishloq xo’jaligi, oziq-ovqat sanoatida keng qo’llaniladi. sanoat.ultratovush darajadagi sensorlar mobil tanklarni boshqarish uchun ishlatiladi,
2.Tozalash va tuzsizlantirish sanoatida ishlatiladi.
|
