Itomhas sreabhadh ultrasonaic, díorthaítear sonraí treoluas sreabháin ó shaintréithe iomadaithe na dtonnta fuaimiúla a thaistealaíonn tríd an meán-cibé acu leacht nó gás teoranta laistigh de chuid píopa. Braitheann prionsabal an mhéadair sreafa ultrasonaic go bunúsach ar éagsúlachtaí ama idirthurais nó athruithe minicíochta a tharlaíonn nuair a idirghníomhaíonn tonnta fuaime le sreabhán gluaiseachta a thomhas. Cinneann giniúint comharthaí, cáilíocht tarchurtha agus fáiltiú macalla le chéile cibé an seachadann an gléas léamha toirtmhéadracha cruinne nó an dtugann sé earráidí córasacha isteach sa slabhra tomhais.
Brath Ama Idirthurais agus an Dúshlán Próiseála Comhartha
Is é an modh ama idirthurais an cur chuige ceannasach i ndearadh sreabhmhéadair ultrasonaic nua-aimseartha. Nuair a thagann cleachtóirí ar an teicneolaíocht seo den chéad uair, is minic nach ndéanann siad meastachán ar cé chomh tábhachtach agus atá inneall próiseála comhartha. Ní thagann comharthaí macalla amh ó thrasduchtóirí piezoelectric mar sinusoids ghlan-iompraíonn siad torann, éagsúlachtaí aimplitiúid, agus saobhadh céime nach mór a láimhseáil sular féidir aon ríomh bríoch sreafa a dhéanamh.
Ar ais i 1981, d'fhoilsigh Sanderson agus Hemp obair bhunúsach ar mhodheolaíochtaí braite comhartha le haghaidh méadar sreafa ultrasonaic ama idirthurais. Rinne siad idirdhealú idir teicnící próiseála fearainn ama agus minicíochta. Is gnách go n-úsáideann modhanna fearainn ama-tarchur bíog aonair-agus rianaítear gnéithe tonnchrutha ar leith-go hiondúil náid-pointí trasnaithe nó truicear tairsí. Scrúdaíonn cur chuigí fearainn minicíochta ábhar speictreach ina ionad sin. Tá comhbhabhtáil ag gach ceann acu nach bhfuil soiléir láithreach go dtí go bhfuil tú tar éis déileáil le suiteálacha páirce iarbhír.
Cinneann an gaol idir tréimhse cuisle ultrasonaic agus luas na fuaime, in éineacht leis an gcaoi a scálaí tonnfhad le treoluas fuaimiúil, cén straitéis phróiseála a bhfuil ciall phraiticiúil leis. I -scéimeanna uainiúcháin bíge aonair, tarchuireann an méadar pléasctha, fanann sé ar ghlacadh, ansin déanann sé meastachán ar an am sroichte. Simplí go leor go teoiriciúil. Is éard atá i gceist leis an réaltacht a aithint cén chuid den tonnchruth faighte a fhreagraíonn don am iompair “ceart”-agus seo an áit a dtéann braite trasnaithe nialas isteach sa phictiúr.
Nialais-Modhanna Trasnaithe agus a dTeorainneacha Praiticiúla
Socraíonn braite trasnaithe nialais tairseach voltais; nuair a sháraíonn an comhartha macalla an leibhéal seo, spreagann an córas uainiú agus ina dhiaidh sin tomhaiseann sé an toirt nuair a thrasnaíonn an tonnform náid. Is gnáthchleachtas é an cur chuige seo le blianta fada anuas. Bunaítear leis an voltas tairsí tagairt a ndéantar an tonnchruth faighte a chur i gcomparáid lena aghaidh, agus an chéad trasnú náid tar éis sárú tairsí ag marcáil an teagmhais "stad" don chiorcad ama.
Léirítear an feiniméan seo i bhformhór léaráidí na litríochta teicniúla-clúdach macalla ascalach ina bhfuil buaiceanna uimhrithe (lipéadaithe 1, 2, 3, 4) ina gcrosairí féideartha nialasacha. Níl an rogha maidir le trasnú náid-le húsáid treallach. Ní mór duit do thomhais a atrialltacht a léiriú, ach is féidir le luaineachtaí in aimplitiúid comharthaí a bheith ina chúis leis an gcéad bhuaic a sháraíonn an tairseach, rud a d’fhágfadh go bhfuil feiniméan imníoch “scipeáil ar an timthriall”-an t-am iomadaithe tomhaiste gan bacadh le timthriall iomlán toinne.
Is féidir pointí trasnaithe iolracha náid a rianú chun láidreacht a fheabhsú. Sainaithníonn roinnt ionstraimí go leor trasrianta agus úsáideann siad seiceálacha comhsheasmhachta chun asluitigh a dhiúltú. Cuireann sé seo forchostais ríomhaireachta leis ach laghdaítear go mór an claonadh i leith earráidí ama spreagtha aimplitiúid.
Tá anprionsabal oibre méadar sreabhadh ultrasonaicéiríonn sé i bhfad níos casta agus é ag déileáil le feidhmeanna gáis seachas leachtanna. Tá thart ar trí ordú méide ag gás le bacainní fuaime níos ísle i gcomparáid le meáin leachta. Tá maolú comhartha dian. Nuair a d’fhéadfadh go bhfaigheadh trasduchtóir cúpláilte leacht macallaí leibhéal millivolta óna dteastaíonn aimpliú measartha, is minic go n-éilíonn tomhais gáis gnóthachain os cionn 60dB chun an chuisle a fhaightear ó thorann cúlra a réiteach.
Sreabhadh Gáis a Thomhas: Beast Difriúil ar fad
Cruthaíonn sé dúshláin nach mbíonn le sárú ag feidhmchláir leachtacha trí shreabhadh gáis a thomhas le teicneolaíocht ama idirthurais ultrasonaic. Díghrádaíonn an cúpláil fhuaimiúil idir trasducer agus meánmhéid go mór le meáin ghásacha. Athraíonn luas fuaime i ngás go mór le comhdhéanamh, brú agus teocht-i bhfad níos mó ná mar a bhíonn i leachtanna ina bhféadfadh an t-athrú a bheith beagán faoin gcéad.
Smaoinigh ar cad a tharlaíonn i líonra dáileacháin gáis. Píobán céanna, crua-earraí méadair ultrasonaic céanna, ach athraíonn brú leis an éileamh. Athraíonn gach athrú brú an bac fuaimiúil, aistrítear aimplitiúid an chomhartha faighte, d’fhéadfadh go n-eascródh córais uainiúcháin bunaithe ar thairseach chuig pointí trasnaithe nialasacha éagsúla. Sreabhann an léamh sreafa dá bharr fiú má fhanann an tréchur toirtmhéadrach iarbhír tairiseach.
Cuireann suaiteacht leis na fadhbanna seo. Ag líon níos airde Reynolds, éiríonn próifílí treoluais ag éirí níos neamh-i trasna na trasghearrtha píopaí. Is ionann an difríocht ama idirthurais a thomhaiseann méadar ultrasonaic agus conair-meán-treoluas-ní an fíor-threoluas a gheobhfá trí chomhtháthú trasna an achair sreafa ar fad. Fachtóirí ceartúcháin (cúiteamh próifíle) is cúis leis an neamhréireacht seo, ach glacann siad leis-coinníollacha sreafa iompartha go measartha maith. Caith isteach suaitheadh ionraoin nó guairneáin neamhshiméadracha, agus éiríonn na fachtóirí ceartúcháin sin níos lú iontaofa.
Déanann ciorcaid AGC-rialú gnóthachain uathoibríoch-an iarracht aimplitiúid macalla a normalú is cuma cé chomh maolaíonn an comhartha le linn bolscaireachta. Nuair a oibríonn céim AGC na hionstraime i gceart, ní thruaillíonn athruithe aimplitiúid ó -aistriú cosán spreagtha, teocht-athruithe ar airí fuaimiúla a bhaineann leis, nó díghrádú trasduchtóra de réir a chéile an t-am trasnaithe náid-. Mar sin féin, tugann AGC a chuid déantúsáin uainiúcháin féin isteach mura gcuirtear i bhfeidhm iad go cúramach. Is féidir le haistrithe céime tríd an lúb rialaithe gnóthachain a bheith ina dhifríochtaí ama idirthurais.
Is éard atá i gceist le dearadh na leictreonaice tánaisteacha i méadar sreafa ultrasonaic gáis ná cúrsaí comhartha chun torainn a chothromú agus an gá le huainiú cobhsaí in-athdhéanta. Úsáideann cumraíocht choitianta amháin teaglaim de AGC digiteach (arna chur i bhfeidhm i bhfirmware) in éineacht le céimeanna analógacha AGC ag baint úsáide as comhpháirteanna cosúil leis an athróg AD8367-aimplitheoir gnóthachain. Síneann an cur chuige hibrideach raon dinimiciúil agus coinníonn sé saobhadh laistigh de theorainneacha inghlactha.
Tosca Timpeallachta agus Éifeachtaí Imeallacha
Bíonn tionchar ag aon fhachtóir is cúis le caillteanas comhartha ar cháilíocht an tomhais. Ciallaíonn treoluasanna sreafa níos airde sraonadh cosáin fhuaimiúla níos faide mar gheall ar chomhiompar-ní thaistealaíonn an léas fuaime díreach trasna an phíobáin ach leanann sé conair chuartha. Léiríonn -phíopaí beaga trastomhais éifeachtaí soiléire ciseal teorann nuair a athraíonn cóngaracht na mballaí grádáin treoluas áitiúil.
Tugann éifeachtaí imill ó bhallaí an fheadáin tomhais aimhréití breise le haghaidh dearadh sreafaí ama idirthurais ultrasonaigh. Tugann tonnta fuaime a idirghníomhaíonn le teorainn an seoladáin taithí ar athraonta agus ar pháirtfhrithchaitheamh. I bpíopaí cúnga, bíonn na hidirghníomhaíochtaí teorann seo i gceannas ar charachtar an chomhartha faighte. Leithead an bhíoma fuaimiúil i gcoibhneas le hábhair trastomhas píopa; bíomaí níos leithne "féach" níos mó den tionchar balla.
Tá dúshláin ar leith ag baint le sruthanna gáis saibhre CO₂-. Déanann dé-ocsaíd charbóin fuinneamh fuaimiúil a ionsú ag minicíochtaí áirithe i bhfad níos ionsaithí ná aer nó gás nádúrtha. Maolaíonn ábhar ard CO₂ aimplitiúid an chomhartha, a d’fhéadfadh a bheith faoi bhun na tairsí braite. Déanann torann timpeallachta-cibé acu ó rialtóirí brú in aghaidh an tsrutha, comhlaí cavitating, nó foinsí creathadh seachtracha-instealladh comharthaí bréagacha a d'fhéadfadh trasnú tairsí bréagacha a spreagadh.
Is minic go mbíonn gá le minicíochtaí tomhais os cionn 20kHz a bhaint amach chun go bhfaighidh tú comhartha imleor chun corrlaigh torainn a fháil i dtimpeallachtaí tionsclaíocha torannacha. Iomadaíonn minicíochtaí níos ísle níos faide ach bíonn siad níos so-ghabhálaí i leith trasnaíochta fuaime comhthimpeallach. Laghdaíonn minicíochtaí níos airde sa ghás ach cuireann siad díolúine níos fearr ar fáil do thorann gléasra ar mhinicíocht íseal.
Cén Fáth a Bhfuil Tábhacht ag Cáilíocht Tonnform Níos Mó ná mar a Shílfeá
Tá éagobhsaíocht cruth comharthaí fós ina fhoinse earráide tomhais nach bhfuil meas mór uirthi i méadrú sreafa ultrasonaic. Ní choinníonn macallaí próifílí comhionanna ó thomhas amháin go dtí an chéad tomhas eile. Aistríonn rothaíocht teochta minicíocht athshondais trasducer. Athraíonn taiscí ar na calafoirt fhuaimiúla meaitseáil impedance. Athraíonn creimeadh balla píopa saintréithe machnaimh teorann.
Nuair a shreabhann cruth na tonnchruth macalla, freagraíonn scéimeanna braite tairsí ar bhealach difriúil do gach traein chuisle. D’fhéadfadh go dtiocfadh claonadh córasach chun cinn tar éis cúpla bliain oibríochta a d’oibrigh go foirfe ag an gcoimisiúnú. Teicnící comhghaoil -i gcás ina gcuirtear an tonnchruth faighte i gcomparáid le tagairt stóráilte-tairiscintí díolúine feabhsaithe i leith éagsúlachtaí crutha ach go dteastaíonn níos mó acmhainní ríomhaireachtúla agus bainistiú cúramach comhartha tagartha.
Níl an cosán iomadaithe féin socraithe go geoiméadrach. Déanann athraonadh mar gheall ar ghrádáin luais (lomadh idir croí-sreabhadh níos tapúla agus sraitheanna teorann níos moille) lúbadh ar an léas fuaimiúil. I ndearaí méadair ilchosáin, feictear an iarmhairt seo mar léamha treoluas cosáin nach bhfuil meánach go leor don treoluas a bhfuiltear ag súil leis.
Breithnithe Praiticiúla maidir le hIompar Cruinn-Am a Thomhas
Teastaíonn aird ar roinnt sonraí ionstraimíochta chun tomhais difríochta ama idirthurais iontaofa a fháil. Caithfidh an taifeach ama dul thar an difríocht ama idirthurais a bhfuiltear ag súil leis. Le haghaidh sreafaí gáis ar threoluas íseal, d’fhéadfadh go mbeadh Δt ach cúpla nana-soicindí-ag iarraidh digitiú ama ranga a bheith ag teastáil uait picosecond. Baineann sliseanna TDC (am-go-tiontaire digiteach) ó mhonaróirí cosúil le AM taifeach 90ps amach, rud a ligeann do dhifríochtaí idirthurais spreagtha sreafa a thomhas fiú faoi choinníollacha dúshlánacha.
Níl cúiteamh teochta -soshannta. Sreabhann luas na fuaime sa mheán agus tréithe an trasduchtóra le teocht. Léiríonn ionstraimí neamhchúitithe comhghaol idir luascáin teochta agus léamha sreafa dealraitheacha nach bhfuil baint ar bith acu le hathruithe tréchur iarbhír.
Braitheann prionsabal an mhéadair sreafa ultrasonaic braite náid trasnú ar chinneadh tairsí cobhsaí, saintréithe teachta tonnchruth comhsheasmhach, agus rialú gnóthachain deartha i gceart. Idirghníomhaíonn na gnéithe seo ar bhealaí nach mbíonn iomasach i gcónaí. Ní gá go gciallódh aimplitheoir “níos fearr” tomhas sreafa níos fearr má aistríonn an chéimfhreagairt le socrú gnóthachain.
An Áit a bhFeabhas Idirthuras-Time Technology-agus na hÁit a mbíonn sé ag streachailt
Léiríonn sreabháin aon phas amháin agus glana a bhfuil comhdhéanamh cobhsaí acu na coinníollacha iontacha le haghaidh idirthurais-méadair sreafa ultrasonaic ama. Bíonn feidhmchláir aistrithe coimeádta i bpíblínte gáis nádúrtha ag brath go mór ar mhéadair ultrasonaic ilbhealaigh go beacht toisc go-nuair a shuiteáiltear agus a chalabraítear i gceart-go seachadann siad cruinneas atá in iomaíocht le nó a sháraíonn méadair tuirbín gan ualach cothabhála na bpáirteanna gluaiste.
Os a choinne sin, brúnn sruthanna gáis salacha le leachtanna intraeinithe, comhdhéanamh atá ag athrú go tapa, nó luchtú cáithníneach suntasach teorainneacha na teicneolaíochta. Is féidir le scaipeadh comharthaí ó ábhar ar crochadh macalla an chosáin dhíreach a shárú le frithchaitheamh idirleata. Láimhseálann méadair ultrasonaic atá bunaithe ar Doppler coinníollacha den sórt sin níos fearr, cé go bhfuil siad ag cruinneas laghdaithe.
An beir leat do chleachtóirí: tuiscint a fháil ar do choinníollacha próiseas sula sonraítear tomhas sreafa ultrasonaic. Tá anprionsabal an mhéadair sreafa ultrasonaicfuaimeanna oibríochta simplí-tomhais amanna iompair, ríomh treoluas-ach chun torthaí iontaofa a sheachadadh faoi fhíorchoinníollacha oibríochta is gá ailtireacht na hionstraime a mheaitseáil le héilimh an fheidhmchláir.
Éabhlóid Próiseála Comhartha agus Treonna don Todhchaí
Tá níos mó agus níos mó ag baint le sreabhmhéadair gáis ultrasonaic comhaimseartha a ghiaráil teicnící próiseála comhartha digiteacha a bhí toirmeascach ó thaobh ríomhaireacht de deich mbliana ó shin. Cuireann comhghaol-am bunaithe-de-cinneadh eitilte, halgartaim scagtha oiriúnaitheacha, agus feistiú tonnchruthbhunaithe samhlacha-feabhsuithe féideartha thar chur chuige trasnaithe tairsí/nialais simplí-.
Laghdaigh comhtháthú na n-algartam seo isteach i-réitigh scealla aonair-a chomhcheanglaíonn tiománaithe trasduchtaithe, críoch analógach, ADC, agus próiseáil dhigiteach i ngléasanna monailiteacha-chastacht an chur chun feidhme go mór agus feabhas á chur ar fheidhmíocht. Anois tairgeann monaróirí ar nós Texas Instruments agus Maxim feidhmchlár-ICanna braite ultrasonaic ar leith le-in am-go-ríomhaireacht tiontaithe agus comhghaolaithe.
I gcás úsáideoirí deiridh, is ionann é seo agus méadair a chothaíonn calabrú níos fearr le himeacht ama, a dhiúltaíonn trasnaíocht ar bhealach níos éifeachtaí, agus a sholáthraíonn faisnéis dhiagnóiseach a léiríonn nuair a bhíonn coinníollacha an phróisis ag brú teorainneacha cruinneas tomhais. An bunúsachaprionsabal méadar sreabhadh ultrasonaicníl aon athrú, ach tá an chaoi a gcuirtear an prionsabal sin i bhfeidhm ag dul chun cinn i gcónaí.
Léiríonn cruinneas tomhais in iarratais sreafa ultrasonaic ar deireadh an cúram a dhéantar maidir le hailtireacht próiseála comhartha a mheaitseáil le coinníollacha oibriúcháin fisiceacha. Tá braite ama iompair fós ceannasach, ach is leis an leictreonaic agus na halgartaim tacaíochta a chinneann cé acu an ionann cruinneas teoiriciúil agus iontaofacht phraiticiúil.
