Richtige Anwendung von PMUT-Sensoren bei unterschiedlichen Frequenzen

Mit dem Fortschritt der Technologie revolutionieren PMUT-Sensoren (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers) den Bereich der Ultraschallanwendungen durch ihre Vorteile in Miniaturisierung, niedrigem Energieverbrauch und einfacher Integration.
Der entscheidende Leistungsparameter – die Betriebsfrequenz – bestimmt jedoch maßgeblich die Reichweite, Auflösung und Eindringtiefe der Erfassung.
Die präzise Anpassung der Frequenz an den jeweiligen Anwendungskontext ist der Schlüssel, um den maximalen Nutzen aus PMUT-Sensoren zu ziehen.

40 kHz – Robuste Eindringtiefe für Nahbereichserfassung

Physikalische Vorteile:

• Geringe Dämpfung in gängigen Medien (z. B. Luft)

• Mittlere Wellenlänge (~ 8,8 mm in Luft)

Typische Anwendungen:

• Smart-Cockpit-CPD-Systeme

• Navigations- und Hindernisvermeidungssysteme für Serviceroboter

• Automatische Erfassung in intelligenten Toilettensystemen

Kernvorteile in der Anwendung:

• Nahbereichserfassung und Hindernisvermeidung: Geringe Dämpfung ermöglicht zuverlässige Erkennung in mehreren Metern Entfernung – ideal für Smart-Cockpits, Serviceroboter, Drohnen und Smart-Home-Geräte.

• Detektion in Gasen und Medien mit niedriger Dichte: Hohe Kopplungseffizienz bei Medien mit niedriger akustischer Impedanz wie Luft, geeignet für Durchflussmesser und Anwesenheitserkennung.

• Kosteneffizienz und Robustheit: Hoher technologischer Reifegrad, einfache Fertigung und Integration sowie unkomplizierte Systemgestaltung.

65 kHz – Der Allrounder für industrielle Distanzmessung und Umweltsensorik

Physikalische Vorteile:

• Ausgewogenes Verhältnis von Eindringtiefe und Genauigkeit in komplexen Industrieumgebungen

• Wellenlänge ~ 5,2 mm in Luft

Typische Anwendungen:

• Palettentieferkennung bei autonomen Gabelstaplern

• Kollisionsschutz bei Hubarbeitsbühnen

• Detektion für Reinigungsroboter oder Sicherheitstore

• Höhenüberwachung von landwirtschaftlichen Sprühbalken
  

Kernvorteile in der Anwendung:

• Hohe Störsicherheit: Funktioniert zuverlässig in feuchten, staubigen oder rauchigen Umgebungen, unabhängig von Material oder Farbe des Ziels, und ist weniger anfällig für Fehlauslösungen durch Verschmutzung, Spiegelungen oder schwache Beleuchtung als optische Sensoren.

• Stabile Mittelstreckenerfassung: Erfüllt industrielle Kurz- bis Mittelstreckenanforderungen mit hoher Genauigkeit und Millisekunden-Echtzeitreaktion – ideal für dynamische Maschinensteuerung und Not-Stopp-Systeme.

• Umweltbeständigkeit: Beständig gegen große Temperaturschwankungen, unterstützt verdeckten Einbau sowie erhöhte Staub- und Wasserresistenz – optimal für den Außeneinsatz bei schweren Maschinen.
  

450 kHz – „Adlerauge“ für Präzisionsabbildung und zerstörungsfreie Prüfung

Physikalische Vorteile:

• Hohe Frequenz ermöglicht kürzere Wellenlängen (~ 3,3 mm in Wasser)

• Einfachere Fokussierung des Schallbündels

Typische Anwendungen:

• Hochpräzise zerstörungsfreie industrielle Prüfung (z. B. Erkennung von Verpackungsfehlern bei elektronischen Bauteilen, Delamination in Verbundmaterialien)

• Biomedizinische Hochfrequenz-Ultraschall-Mikrobildgebung (Dermatologie, Ophthalmologie, Kleintierforschung)

• Strukturanalyse und Fehlererkennung bei MEMS-Bauteilen

Kernvorteile in der Anwendung:

• Submillimeter-Auflösung: Erkennung feinster Defekte oder minimaler Gewebeveränderungen (z. B. Frühstadien von Läsionen, Mikrorisse in Materialien) mit deutlich höherem Detailgrad als bei niederfrequenten Sensoren.

• Mikrometergenaue Dickenmessung: Präzise Bestimmung von Schicht- oder Beschichtungsdicken im Mikrometerbereich sowie Analyse interner Mikrostrukturen (z. B. Porosität, Homogenität).

• Oberflächen- und Nahoberflächen-Fehlererkennung: Hohe Empfindlichkeit gegenüber Rissen, Delamination und anderen oberflächennahen Anomalien durch fokussierte Energieeinwirkung.