Kyke: 352 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2020-05-22 Oorsprong: Werf
In daaglikse produksie en lewe, ultrasoniese afstandsensors word wyd gebruik vir motor-omkeerradar, vermyding van robothindernisse, konstruksiemeting, vloeistofvlakopsporing, putdieptemeting, pyplynlengtemeting en ander nie-kontak afstandmetingstoepassings.
Die kern-ultrasoniese sensor-omvangmetode is tyd-van-vlug meting. Die sensor gee 'n ultrasoniese puls, ontvang die eggo wat van 'n teiken gereflekteer word, meet die heen-en-weer-rittyd en bereken afstand vanaf die spoed van klank.
Algemene ultrasoniese reeksstelsels is gewoonlik gebaseer op 'n enkelskyfie-mikrorekenaar, ingeboude kontroleerder of CPLD. Maak nie saak watter beheerplatform gebruik word nie, die basiese ontwerp moet eers ultrasoniese eggo-omvang, klanksnelheid, temperatuurkompensasie, blinde sone en teikenrefleksietoestande verstaan.
'n Ultrasoniese sensor skakel elektriese seine om in ultrasoniese golwe en skakel ontvangde ultrasoniese eggo's terug in elektriese seine. Ultrasoniese golwe is meganiese golwe met frekwensies bo 20kHz. Hulle het sterk rigting, stadige energieverlies en relatief lang voortplantingsafstand in lug, vloeibare of vaste media.
Wanneer 'n ultrasoniese golf 'n hindernis, raakvlak, vloeistofoppervlak of vaste teiken bereik, word 'n deel van die golf teruggekaats as 'n eggo. Die ontvangselement bespeur hierdie eggo, en die beheerkring bereken die afstand vanaf die gemete reistyd.
Omdat ultrasoniese afstandmeting nie-kontak, lae koste en aanpasbaar is vir baie materiale, bied dit 'n nuttige balans tussen intydse reaksie, akkuraatheid, betroubaarheid en prys.
Die mees algemene ultrasoniese reeksmetode is die retoer-tydopsporingsmetode, ook genoem tyd-van-vlug of ToF-meting. Die sensor stuur 'n ultrasoniese puls in een rigting en begin tydsberekening. Wanneer die eggo terugkeer, stop die stelsel tydsberekening en bereken die eenrigtingafstand.
As s die afstand tussen die sensor en die gemete teiken is, t die gemete retoertyd is, en v die voortplantingsspoed van klank is, is die afstandformule:
s = v × t / 2
Die deling deur 2 is nodig omdat die ultrasoniese puls van die sensor na die teiken beweeg en dan van die teiken na die sensor terugkeer. Die gemete tyd is die totale retoertyd, nie die eenrigtingreistyd nie.
Vir hoë-akkuraatheid ultrasoniese afstand meting, temperatuur kompensasie is belangrik omdat die spoed van klank in lug verander met temperatuur. Warm lug verhoog klanksnelheid, terwyl koue lug dit verlaag.
'n Algemene temperatuurkompensasieformule is:
v = 331,4 + 0,607T
In hierdie formule is T die omgewingstemperatuur in °C, en v is die spoed van klank in m/s. Die byvoeging van temperatuurkompensasie kan meetfoute verminder, veral in buitelug-, industriële of veranderlike-temperatuur-omgewings.
| Metode | Hoe dit | die beste werk Gebruik |
|---|---|---|
| Tyd-van-vlug metode | Meet die tyd tussen ultrasoniese uitsending en eggo-ontvangs. | Afstandmeting, hindernisopsporing, vloeistofvlakmeting. |
| Fase opsporing metode | Bereken afstand vanaf die faseverskil tussen uitgestraalde en ontvangde golwe. | Kortafstand en hoër resolusie meetstelsels. |
| Echo amplitude metode | Ontleed die sterkte van die gereflekteerde ultrasoniese sein. | Teikenopsporing, materiaalrefleksie-analise, seinkwaliteit-oordeel. |
| Faktor | Uitwerking op Meting | Optimalisering Wenk |
|---|---|---|
| Temperatuur | Verander die spoed van klank en veroorsaak afstandsfout. | Gebruik temperatuurkompensasie in die beheeralgoritme. |
| Blinde sone | Baie naby teikens sal dalk nie korrek opgespoor word nie as gevolg van omskakelaarlui. | Kies 'n klein blinde area ultrasoniese sensor vir kortafstandmeting. |
| Doelhoek | Hoekige oppervlaktes kan die eggo weg van die ontvanger reflekteer. | Hou die sensor so loodreg as moontlik op die teikenoppervlak. |
| Teiken materiaal | Sagte, poreuse of klankabsorberende materiale verminder eggosterkte. | Toets die werklike teikenmateriaal tydens produkvalidering. |
| Omgewingsgeraas | Ander ultrasoniese bronne of vibrasie kan vals lesings veroorsaak. | Gebruik filter, afskerming en geskikte steekproeflogika. |
| Water, stof en korrosie | Harde omgewings kan die sensorlewe en seinkwaliteit verminder. | Gebruik waterdigte en korrosiebestande ultrasoniese sensors wanneer nodig. |
'N Algemene ultrasoniese reeks struktuur gebruik een uitsaaikop en een ontvangkop. Die sender stuur ultrasoniese golwe uit, en die ontvanger bespeur die gereflekteerde eggo. Hierdie struktuur is eenvoudig en geskik vir baie algemene afstandmetingstoepassings.
Sommige stelsels gebruik veelvuldige versendingkoppe met een ontvangskop, of veelvuldige sensormodules wat in 'n skikking gerangskik is. Hierdie ontwerp kan opsporingsdekking verbeter, blindekolle verminder en meer komplekse metingscenario's ondersteun soos robotnavigasie of multi-punt vloeistofvlakbespeuring.
Motor-omkeerradar en parkeerhulpstelsels.
Robot hindernis vermyding en outomatiese navigasie.
Vloeistofvlakmeting in tenks, houers en industriële toerusting.
Putdiepte, pyplynlengte en konstruksieterreinmeting.
Voorwerpopsporing in outomatiseringstoerusting en produksielyne.
Waterdigte afstandswaarneming in buite- of vogtige omgewings.
Ultrasoniese afstandsensors is gewild omdat hulle nie-kontakmeting ondersteun, 'n eenvoudige werksbeginsel het en baie vaste en vloeibare teikens kan opspoor, ongeag kleur of deursigtigheid. Hulle is ook koste-effektief in vergelyking met sommige optiese of lasermetingsoplossings.
Met 'n klein-hoek en klein-blinde-sone ultrasoniese sensor, kan die stelsel meer akkurate meting in kompakte ruimtes bereik. Waterdigte en korrosiebestande ontwerpe maak ook ultrasoniese sensors nuttig in vloeistofvlak-, buite- en industriële toepassings.
Die beginsel van ultrasoniese afstandmeting is om ultrasoniese golwe na 'n teiken te stuur, die gereflekteerde eggo te ontvang, die heen-en-weer-rittyd te meet en afstand te bereken deur die spoed van klank te gebruik. Die basiese formule is s = v × t / 2.
Vir meer akkurate ultrasoniese omvang, moet ontwerpers temperatuurkompensasie, blinde sone, teikenhoek, materiaalrefleksie, omgewingsgeraas en sensorinstallasie oorweeg. Korrekte sensorkeuse en seinverwerking kan meetstabiliteit in werklike toepassings verbeter.
Die ultrasoniese sensor-omvangmetode meet afstand deur 'n ultrasoniese puls te stuur, die gereflekteerde eggo te ontvang en die afstand vanaf die klankreistyd te bereken. Dit word ook ultrasoniese tyd-van-vlug of eggo-omvang genoem.
Die basiese ultrasoniese afstand formule is s = v × t / 2 . In hierdie formule s is afstand, v klankspoed, en t is die gemete heen-en-weer tyd van die ultrasoniese pols.
Die sensor meet die totale tyd vir die ultrasoniese golf om na die voorwerp te beweeg en terug te keer. Omdat dit 'n heen- en terugreis is, moet die resultaat deur 2 gedeel word om die eenrigtingafstand tussen die sensor en die teiken te kry.
Temperatuur verander die spoed van klank in lug. As die temperatuur verander maar die stelsel steeds 'n vaste klanksnelheid gebruik, sal die berekende afstand fout hê. Temperatuurkompensasie help om die akkuraatheid van die ultrasoniese afstand te verbeter.
Die blinde sone is die minimum afstand waar die sensor nie betroubaar kan meet nie. Dit word gewoonlik veroorsaak deur die omskakelaar wat na transmissie lui. Vir kortafstand-opsporing, kies 'n ultrasoniese sensor met 'n klein blinde area.
Sagte, poreuse, klankabsorberende, baie dun of skerp hoekige oppervlaktes kan eggosterkte verminder. Skuim, materiaal en skuins voorwerpe kan swak of onstabiele ultrasoniese afstandlesings veroorsaak.
Ultrasoniese afstandsensors word algemeen gebruik in parkeersensors, vermyding van robothindernisse, vloeistofvlakmeting, industriële outomatisering, konstruksiemeting, pyplynopsporing en nie-kontakafstandmetingstelsels.
