Опубликован: 26.05.2010 | Доступ: свободный | Студентов: 1591 / 255 | Оценка: 4.42 / 4.25 | Длительность: 56:51:00
ISBN: 978-5-9963-0124-9
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 7:

Интеллектуальные акустические сенсоры для УЗИ. Сенсоры для сейсморазведки. Сенсоры на ПАВ

Краткие итоги

Промышленность выпускает десятки типов УЗ сенсоров расстояния, позволяющих выявить присутствие объекта в контролируемой зоне и измерить расстояние до него. Они предпочтительны в сложных условиях густого тумана, задымленности, запыленности, когда оптические методы "работают" плохо. Сенсоры рассчитаны как на небольшие расстояния – от 15 до 200 мм при точности до 0,2 мм, так и на средние – от 0,3 до 6 м при точности до 1 мм, а также на расстояния в десятки метров. С их помощью можно организовать полноценную эхолокацию в воздухе. В интеллектуальных сенсорах легко решается вопрос коррекции результатов измерений с учетом их зависимости от температуры и давления.

Принцип эхолокации в твердых телах используется в интеллектуальных акустических сенсорах для дефектоскопии металлических заготовок (проката, отливок, ...) и готовых металлоконструкций. Такие сенсоры позволяют своевременно обнаруживать трещины, пустоты, посторонние включения и другие дефекты в металлоизделиях и предотвращать возможные аварии. При повреждениях трубопроводов, бесстыковых рельсов сверхскоростных железных дорог и т.д. они позволяют быстро найти место повреждения и восстановить функционирование этих важных магистралей.

Современные микросистемные технологии позволили создать совершенные, компактные мультидатчики, состоящие из сотен миниатюрных излучателей и приёмников ультразвука. Они значительно упрощают и облегчают дальнейшую обработку сигналов. Уже выпускаются и успешно работают портативные медицинские УЗ аппараты с использованием указанных мультидатчиков. Они, позволяют получать цветные изображения внутренних органов с высокой разрешающей способностью, выявлять и диагностировать нарушения в желудочно-кишечном тракте, в мозге, в щитовидной и молочной железах, в печени, мочеполовых органах, наблюдать и количественно оценить работу сердца и даже проследить, например, за развитием эмбриона.

В области сейсморазведки большие возможности открыл метод спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП). Интеллектуальные акустические сенсоры ССП позволяют, например, своевременно выявлять опасные зоны тектонических нарушений, поверхности слабого механического сцепления слоёв земных пород и предотвратить внезапные оседания зданий и обрушения кровли штреков. С их помощью можно "увидеть" большие герметические пустоты в породах, заполненные метаном и расположенные вблизи от горных выработок, чтобы предвидеть внезапные выбросы газа и угля. Легче находить геологические зоны, перспективные для поиска месторождений алмазов.

В последние десятилетия значительное развитие получили сенсоры на ПАВ (поверхностных акустических волнах). Будучи высокоэффективными корреляторами, они широко применяются в различных видах микроволновой радиосвязи. Благодаря специальным пакетам автоматизированного проектирования, ряд фирм сравнительно недорого и быстро изготавливают сенсоры на ПАВ по спецзаказам. Примерами их применения являются эффективные фильтры промежуточной частоты, выходные и многомодовые фильтры, фильтры Найквиста для цифрового телевидения и цифровой радиосвязи, линии задержки для кодового и временного разделения каналов, фильтры систем волоконно-оптической связи, синхронные и асинхронные конвольверы и т.д. Очень полезной оказалась такая услуга, как автоматическая радиоидентификация объектов. Область поверхности, по которой распространяется ПАВ, оказалась очень чувствительной к ряду внешних воздействий. Это позволило создать с применением сенсоров на ПАВ весьма точные микровесы, новые виды очень чувствительных химических и биохимических сенсоров. Разрабатываются также матричные ПАВ сенсоры. В них на одном кристалле на каждый из десятков ПАВ сенсоров наносят свою чувствительную пленку, благодаря чему выполняется анализ воздуха одновременно на десятки разных веществ. Интересным оказалось применение ПАВ и для создания самоконтролируемых композитных структур.