美國banner邦納超聲波傳感器
美國banner擁有四十多年的產(chǎn)品研發(fā)和市場開拓經(jīng)驗(yàn)的美國邦納公司是專業(yè)的傳感、檢測和自動化技術(shù)方案提供者。邦納擁有同行業(yè)中zui為強(qiáng)大的研發(fā)能力，位于美國的研究開發(fā)中心不斷更新邦納產(chǎn)品，在邦納，從事研究開發(fā)的員工占員工總數(shù)的20%。豐富的產(chǎn)品選擇、迅速的交貨期及強(qiáng)大的確保了邦納行業(yè)者的地位。 

美國邦納超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等方面。
以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。
超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。
邦納超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。美國banner邦納光纖傳感器

性能指標(biāo)
1、工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量zui大，靈敏度也zui高。
2、工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。
3、靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。
系統(tǒng)構(gòu)成
由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中幅射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超進(jìn)行檢測.而實(shí)際使用中，用發(fā)送傳感器的陶瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的陶瓷振子。控制部分主要對發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測距離等進(jìn)行控制。超聲波傳感器電源(或稱信號源)可用DC12V±10%或24V±10%。

技術(shù)應(yīng)用
邦納超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的不同方面，而醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其zui主要的應(yīng)用之一，以醫(yī)學(xué)為例子說明超聲波傳感技術(shù)的應(yīng)用。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中*的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。因而推廣容易，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學(xué)原理，其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個方法是利用超聲波的反射。當(dāng)超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面是，在該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個反射面時(shí)，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。
在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種。過去，許多技術(shù)因?yàn)闊o法探測到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況。當(dāng)然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無聲息”地探測人們所需要的信號。在未來的應(yīng)用中，超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。
遙控開關(guān)超聲波遙控開關(guān)可控制家用電器及照明燈。采用小型超聲波傳感器（Φ12-Φ16),工作頻率在40KHZ,遙控距離約10米.遙控器的發(fā)送，這是由555時(shí)基電路組成的振蕩器,調(diào)整10KΩ電位器，使振蕩頻率為40KHZ，傳感器接在③腳，接下按鈕時(shí)，發(fā)送出超聲波，接收電路。電源由220V經(jīng)電容降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后獲得12V工作電壓。由于是非隔離電源，要整個電路用塑料外殼封裝，以防觸電（在調(diào)試時(shí)也應(yīng)注意）。信號由超聲波接收器接收，經(jīng)Q1、Q2放大（L、C諧振槽路調(diào)諧在40KHZ）。放大后的信號去觸發(fā)由Q3、Q4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路，Q5及LED作為觸發(fā)隔離，并可發(fā)光顯示。由于雙穩(wěn)態(tài)在開機(jī)時(shí)有隨機(jī)性，故加一清零按鈕。Q5輸出的觸發(fā)信號使雙向可控硅導(dǎo)通，負(fù)載接通。要負(fù)載斷路，則要按一次發(fā)送鈕。

液位指示及控制器由于超聲波在空氣中有一定的衰減，則發(fā)送到液面及從液面反射回來的信號大小與液位有關(guān)，液面位置越高，信號越大；液面越低則信號就小。接收到的信號經(jīng)BG1、BG2放大，經(jīng)D1、D2整流成直流電壓。當(dāng)4.7KΩ上的電壓超過BG3的導(dǎo)通電壓時(shí)，有電流流過BG3，電流表有指示，電流大小與液面有關(guān)。當(dāng)液位低于設(shè)置值時(shí)，比較器輸出為低電平。BG不導(dǎo)通，若液位升到規(guī)定位置，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出高電平。BG導(dǎo)通，J吸合，可通過電磁閥將輸液開關(guān)關(guān)閉，以達(dá)到控制的目的（高位控制）。
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美國banner光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號光，再過利用被測量對光的傳輸特性施加的影響，完成測量.
1.光纖的結(jié)構(gòu)
2.光纖的傳光原理
3.光纖傳感器工作原理
(1)功能型--利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成
(2)傳光型--光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化。
光纖傳感器的測量原理有兩種。
(1)物性型光纖傳感器原理，物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調(diào)制的光信號。其工作原理基于光纖的光調(diào)制效應(yīng)，即光纖在外界環(huán)境因素，如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時(shí)，其傳光特性，如相位與光強(qiáng)，會發(fā)生變化的現(xiàn)象。
因此，如果能測出通過光纖的光相位、光強(qiáng)變化，就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。激光器的點(diǎn)光源光束擴(kuò)散為平行波，經(jīng)分光器分為兩路，一為基準(zhǔn)光路，另一為測量光路。外界參數(shù)(溫度、壓力、振動等)引起光纖長度的變化和相位的光相位變化，從而產(chǎn)生不同數(shù)量的干涉條紋，對它的模向移動進(jìn)行計(jì)數(shù)，就可測量溫度或壓等。
(2)結(jié)構(gòu)型光纖傳感器原理，結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì)，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。

行業(yè)分析
邦納光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。
由于在傳統(tǒng)終端市場的應(yīng)用可能性擴(kuò)大以及新應(yīng)用領(lǐng)域的新興機(jī)會所推動，2013年光纖傳感器市場規(guī)模為18.9億美元。預(yù)計(jì)，到2020年，光纖傳感器市場預(yù)計(jì)達(dá)35億美元(約合人民幣217.2億元)。
傳統(tǒng)終端市場包括航空航天、石油天然氣開采、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展和電信行業(yè)。傳統(tǒng)終端市場的發(fā)展將繼續(xù)推進(jìn)光纖傳感器市場的增長。通信行業(yè)從3G到4G網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)過渡、關(guān)注智能結(jié)構(gòu)的增長、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新興增長、石油天然氣領(lǐng)域的發(fā)展都為市場增長提供了重要機(jī)遇。
尤其是在新興市場中，如中國和印度，增長的制造活動、上升的汽車需求、穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動以支出的增加，都成為光纖傳感器行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動因素。
美國邦納光纖傳感器網(wǎng)的三種基本構(gòu)成
banner光纖傳感器網(wǎng)有三種基本構(gòu)成，其中一個叫單點(diǎn)式傳感器。一根光纖在這里僅僅起到傳輸?shù)淖饔茫硗庖环N叫多點(diǎn)式傳感器，在這里一根光纖把很多傳感器串起來，這樣很多傳感器可以共用光源實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性監(jiān)測。再有就是智能

光纖傳感器。
多點(diǎn)式光纖傳感器，從外表看就是一節(jié)光柵，通過紫外線照射發(fā)現(xiàn)有周期性的間隔。當(dāng)有光纖入射的時(shí)候，如果光纖的波長正好等于間隔的兩倍，那么這個光波將會受到強(qiáng)烈的反射，而如果光纖受到溫度變化或者應(yīng)變等等，這個反射波長將會發(fā)生變化，這種傳感器在一根光纖上可以做很多個，把它連接起來就可以用于各種各樣的傳感應(yīng)用。
因?yàn)楣饫w是軟的，它可以兩維、三維，所以橫軸是空間的位置，縱軸是測量對象。這樣一個傳感網(wǎng)解決了什么問題呢?它解決了在什么位置上發(fā)生了什么事情，那個事情有多少個強(qiáng)度的問題，也就是提供了兩維的信息。這就是智能光纖

傳感器所需要解決的問題，它有非常突出的特點(diǎn)要求，包括體積小、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，可植入材料中。抗電磁干擾、耐環(huán)境。
banner光纖傳感器已經(jīng)成功應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)監(jiān)測。我們看到A-380和波音787，它們的特點(diǎn)是超過一半數(shù)量是碳纖維，比如說碳纖維符合樹脂有幾種缺失，一個是層與層之間的剝離，由于這種材料比較強(qiáng)，所以很難像鋁合金材料那樣實(shí)行碳酸檢測，所以研究人員現(xiàn)在開始研究把光纖傳感器埋到復(fù)合材料當(dāng)中去，由于這種材料一層大概125微米的厚度，所以這種光纖傳感器必須是特別細(xì)小的光纖傳感器，大概直徑在50個微米左右。

威斯特（上海）傳感器儀表有限公司
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