تشير إلى ملاحظة عند اختيار مستشعر يتراوح بالموجات فوق الصوتية

يمكن أن يكون اختيار مستشعر الموجات فوق الصوتية المناسبة مهمة شاقة ، خاصة مع العديد من الخيارات المتاحة في السوق. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي أجهزة تستخدم موجات صوتية للكشف عن المسافة وقياسها ، مما يجعلها مثالية لتطبيقات مختلفة ، مثل الروبوتات وأنظمة السيارات والأتمتة الصناعية. تهدف هذه المقالة إلى إرشادك من خلال النقاط الأساسية التي يجب مراعاتها عند اختيار مستشعر النطاق للموجات فوق الصوتية لمشروعك.

أنواع المستشعرات بالموجات فوق الصوتية

يمكن تصنيف أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع إلى فئتين:

• أجهزة استشعار اكتشاف القرب:

  تكتشف هذه المستشعرات وجود كائن داخل نطاق محدد دون قياس المسافة الدقيقة.

• أجهزة استشعار قياس المسافة:

  تقيس هذه المستشعرات المسافة بدقة إلى كائن وتوفير الإخراج في شكل بيانات المسافة.

  
  

معايير اختيار أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

يعتمد اختيار المستشعر بالموجات فوق الصوتية المناسبة على المتطلبات المحددة لمشروعك. إن فهم العوامل المختلفة التي تؤثر على أداء المستشعر سيساعدك على اتخاذ قرار مستنير.

عوامل للنظر

لاختيار مستشعر الموجات فوق الصوتية الصحيح ، فكر في العوامل التالية:

1. نطاق الاستشعار: يشير نطاق الاستشعار إلى الحد الأدنى والحد الأقصى للمسافات التي يمكن للمستشعر من خلالها اكتشاف الكائنات بدقة. اختر مستشعرًا مع نطاق استشعار يطابق متطلبات التطبيق.

2. الدقة والقرار: تمثل الدقة مدى توافق قياس المستشعر مع المسافة الفعلية ، بينما يشير الدقة إلى أصغر تغيير يمكن اكتشافه في المسافة. النظر في مستشعر ذو دقة عالية وحل للتطبيقات التي تتطلب قياسات دقيقة.

3. زاوية الشعاع: زاوية الشعاع هي عرض مخروط الصوت المنبعث من المستشعر. توفر زاوية الشعاع الضيقة تمييزًا أفضل للكائن ونطاق استشعار أطول ، في حين أن زاوية الحزمة الأوسع تزيد من مجال الرؤية للمستشعر. اختر زاوية الشعاع التي تناسب التطبيق الخاص بك.

4. العوامل البيئية: يمكن أن تؤثر درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء على أداء أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. حدد مستشعرًا يمكنه العمل بشكل موثوق في ظل الظروف البيئية للتطبيق.

5. التردد: يحدد تواتر المستشعر بالموجات فوق الصوتية سرعة انتشار الصوت ودقة القياس. توفر الترددات الأعلى دقة أفضل ولكن لها نطاق استشعار أقصر ، في حين توفر الترددات المنخفضة نطاقًا أطول مع دقة أقل. اختر جهاز استشعار مع تردد مناسب لتطبيقك.

6. وقت الاستجابة: وقت الاستجابة هو الوقت الذي يستغرقه المستشعر لتحديث إخراجه بعد اكتشاف تغيير في المسافة. تعد أوقات الاستجابة الأسرع ضرورية للتطبيقات التي تتطلب قياسات في الوقت الفعلي ، مثل تجنب العقبات في الروبوتات.

7. نوع الإخراج: يمكن أن يكون لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية مخرجات تمثيلية أو رقمية أو متسلسلة. اختر مستشعرًا بنوع الإخراج متوافق مع متطلبات نظامك.

8. خيارات التثبيت: ضع في اعتبارك خيارات التثبيت المتاحة وتأكد من تثبيت المستشعر بسهولة في الموقع المطلوب.

9. استهلاك الطاقة: يعد استهلاك الطاقة عاملًا أساسيًا للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات. اختر مستشعرًا مع انخفاض استهلاك الطاقة لتمديد عمر البطارية وتقليل استخدام الطاقة.

   
   

التطبيقات المشتركة

تستخدم أجهزة استشعار النطاق بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في مختلف الصناعات والتطبيقات ، بما في ذلك:

1. الروبوتات: الكشف عن العقبات وتجنبها ، قياس المسافة ، والملاحة.

2. أنظمة السيارات: مساعدة وقوف السيارات ، واكتشاف الأعمى ، وتجنب الاصطدام.

3. الأتمتة الصناعية: التحكم في المستوى ، الكشف عن الكائنات ، ومعالجة المواد.

4. أنظمة الأمان: الكشف عن التسلل ، والتحكم في الوصول ، ومراقبة المحيط.

5. الأجهزة الطبية: مراقبة مستوى السوائل وقياس معدل التدفق.

خاتمة

يعد اختيار مستشعر النطاق بالموجات فوق الصوتية الصحيح أمرًا ضروريًا لنجاح مشروعك. من خلال النظر في عوامل مثل نطاق الاستشعار ، والدقة ، الدقة ، زاوية الشعاع ، العوامل البيئية ، التردد ، وقت الاستجابة ، نوع الإخراج ، خيارات التثبيت ، واستهلاك الطاقة ، يمكنك اتخاذ قرار مستنير واختيار أفضل مستشعر لتطبيقك.

الأسئلة الشائعة

1. هل يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف جميع أنواع المواد؟ يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف معظم المواد ، ولكن قد يختلف أدائها اعتمادًا على تكوين المادة ، والملمس السطحي ، والهندسة. بشكل عام ، توفر الأسطح الصلبة والمسطحة انعكاسات أفضل للموجات بالموجات فوق الصوتية.

   
   

2. كيف تؤثر درجة الحرارة على أداء أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية؟ تؤثر درجة الحرارة على سرعة الصوت في الهواء ، والتي يمكن أن تؤثر على دقة قياسات المسافة. تأتي بعض المستشعرات بالموجات فوق الصوتية مع تعويضات في درجة الحرارة المدمجة للحفاظ على الدقة عبر درجات حرارة مختلفة.

   
   

3. ما هو الفرق بين أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء لقياس المسافة؟ تستخدم المستشعرات بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية لقياس المسافة ، بينما تعتمد أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء على موجات الضوء. تكون أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أكثر دقة بشكل عام وأقل تأثراً بالعوامل البيئية مثل الضوء المحيط أو اللون ، في حين أن أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء قد يكون لها أوقات استجابة أسرع.

   
   

4. هل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية مناسبة للتطبيقات الخارجية؟ يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية في الهواء الطلق ، ولكن قد يتأثر أدائها بالعوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء. تأكد من تصنيف المستشعر الذي تختاره للاستخدام في الهواء الطلق ويمكنه تحمل الظروف البيئية المحددة لتطبيقك.

   
   

5. هل تتطلب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية خطًا من الرؤية للكشف عن الأشياء؟ نعم ، تتطلب أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية خطًا واضحًا لاكتشاف الكائنات ، حيث تحتاج الموجات الصوتية إلى السفر مباشرة إلى الكائن والعودة إلى المستشعر. يمكن أن تسبب العوائق بين المستشعر والكائن قراءات غير دقيقة أو اكتشافات خاطئة.

مبدأ وهيكل أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية الحديثة تختلف اختلافًا كبيرًا. كيفية تحديد مستشعر معقول وفقًا لغرض القياس المحدد ، فإن كائن القياس وبيئة القياس هي المشكلة الأولى التي يتم حلها عند إجراء قدر معين من القياس. بعد تحديد المستشعر بالموجات فوق الصوتية ، يمكن تحديد طريقة قياس المطابقة ومعدات القياس. يعتمد نجاح أو فشل نتائج القياس إلى حد كبير على ما إذا كان اختيار أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية المعقولة. تقدم هذه المقالة بشكل أساسي العديد من المعلمات التي يتم ملاحظتها عمومًا عند اختيار مستشعر النطاق بالموجات فوق الصوتية ، للرجوع إليه فقط.

1) تحديد نوع المستشعر بالموجات فوق الصوتية (فيما يلي سيحل المستشعر محل المستشعر الموجات فوق الصوتية) وفقًا لكائن القياس وبيئة القياس

   لتنفيذ أعمال قياس محددة ، يجب علينا أولاً النظر في المبدأ الذي يستخدم لحل هذه المشكلة ، والتي يجب تحديدها بعد تحليل العديد من العوامل. لأنه ، حتى عند قياس نفس الكمية المادية ، هناك مبادئ متعددة للمستشعرات للاختيار من بينها ، أي مبدأ المستشعر أكثر ملاءمة ، فأنت بحاجة إلى النظر في المشكلات المحددة التالية وفقًا لخصائص المقاسة وظروف الاستخدام للمستشعر: حجم النطاق ؛ متطلبات الموضع المقاس على حجم المستشعر ؛ ما إذا كانت طريقة القياس هي الاتصال أو عدم الاتصال ؛ طريقة استخراج الإشارة ، القياس السلكي أو غير الاتصال ؛ مصدر المستشعر ، سواء كان محليًا أو مستوردًا ، ما إذا كان السعر يمكن أن يتحمله ، أو تم تطويره بنفسه. بعد النظر في المشكلات المذكورة أعلاه ، يمكنك تحديد نوع المستشعر الذي يجب اختياره ، ثم النظر في مؤشرات الأداء المحددة للمستشعر.

2) اختيار حساسية مستشعر الموجات فوق الصوتية

   بشكل عام ، في النطاق الخطي للمستشعر ، كلما زادت حساسية المستشعر ، كان ذلك أفضل. لأنه فقط عندما تكون الحساسية مرتفعة ، تكون قيمة إشارة الخرج المقابلة للتغيير المقاس كبيرًا نسبيًا ، مما يفضي إلى الإشارة إلى المعالجة. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن حساسية المستشعر مرتفعة ، والضوضاء الخارجية غير المرتبطة بالقياس يتم خلطها بسهولة ، وسيتم تضخيمها أيضًا بواسطة نظام التضخيم ، الذي يؤثر على دقة القياس. لذلك ، يجب أن يكون للمستشعر نفسه نسبة عالية من الإشارة إلى الضوضاء لتقليل إشارات التداخل المقدمة من الخارج. حساسية المستشعر هي الاتجاه. عندما تكون القيمة المقاسة متجهًا واحدًا واتجاهية عالية ، يجب عليك تحديد مستشعر ذي حساسية منخفضة في الاتجاهات الأخرى. إذا كانت القيمة المقاسة عبارة عن متجه متعدد الأبعاد ، فكلما كانت الحساسية المتقاطعة للمستشعر أصغر ، كان ذلك أفضل.

3) خصائص استجابة التردد لأجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية

   تحدد خاصية استجابة التردد للمستشعر أن يتم قياس نطاق التردد. يجب أن تحافظ على ظروف القياس غير المملوءة ضمن نطاق التردد المسموح به. في الواقع ، فإن استجابة المستشعر لها دائمًا تأخير معين. كلما كان وقت التأخير أقصر ، كان ذلك أفضل. استجابة تردد المستشعر عالية ، ونطاق تردد الإشارة القابلة للقياس واسعة. ومع ذلك ، بسبب تأثير الخصائص الهيكلية ، فإن الجمود للنظام الميكانيكي كبير. تردد الإشارة القابلة للقياس للمستشعر مع التردد المنخفض منخفض. في القياس الديناميكي ، يجب أن تستند خصائص الاستجابة إلى خصائص الإشارة (الحالة المستقرة ، العابرة ، العشوائية ، إلخ) ، وذلك لتجنب أخطاء الحريق المفرطة

4) النطاق الخطي من مستشعر الموجات فوق الصوتية

   يشير النطاق الخطي للمستشعر إلى النطاق الذي يتناسب فيه الإخراج مع المدخلات. من الناحية النظرية ، ضمن هذا النطاق ، تظل الحساسية ثابتة. كلما كان النطاق الخطي الخطي للمستشعر أكبر ، كلما زاد النطاق ، ويمكن أن يضمن دقة قياس معينة. عند اختيار مستشعر ، عندما يتم تحديد نوع المستشعر ، من الضروري أولاً معرفة ما إذا كان نطاقه يفي بالمتطلبات. ولكن في الواقع ، لا يمكن لأي مستشعر أن يضمن الخطية المطلقة ، وخطيه نسبي أيضًا. عندما تكون دقة القياس المطلوبة منخفضة نسبيًا ، ضمن نطاق معين ، يمكن اعتبار المستشعر ذو الخطأ غير الخطي الصغير خطيًا ، مما سيؤدي إلى راحة كبيرة للقياس.

5) استقرار مستشعر الموجات فوق الصوتية

   بعد استخدام المستشعر لفترة من الوقت ، تسمى قدرته على الحفاظ على أدائها دون تغيير الاستقرار. بالإضافة إلى بنية المستشعر نفسه ، فإن العوامل التي تؤثر على الاستقرار على المدى الطويل للمستشعر هي بيئة استخدام المستشعر بشكل أساسي (تعتبر بيئة الاستخدام رابطًا مهمًا للغاية. لتحديد مستشعر الموجات فوق الصوتية بدقة ، يرجى الاتصال بموظفي شركتنا). لذلك ، لجعل المستشعر يتمتع باستقرار جيد ، يجب أن يكون لدى المستشعر قدرة قوية على التكيف مع البيئة. قبل اختيار مستشعر ، يجب التحقيق في البيئة التي يتم استخدامها فيه ، ويجب اختيار المستشعر المناسب وفقًا لبيئة الاستخدام المحددة ، أو يجب اتخاذ تدابير مناسبة لتقليل التأثير البيئي. هناك مؤشرات كمية لاستقرار المستشعر. بعد تجاوز فترة الاستخدام ، يجب إعادة معايرة المعايرة قبل الاستخدام لتحديد ما إذا كان أداء المستشعر قد تغير. في بعض المواقف التي يمكن فيها استخدام المستشعر لفترة طويلة ولا يمكن استبدالها بسهولة أو معايرتها ، يكون استقرار المستشعر المحدد أكثر صرامة ، ويجب أن يكون قادرًا على تحمل الاختبار لفترة طويلة.

مواصفة

6) دقة مستشعر الموجات فوق الصوتية

   الدقة هي مؤشر أداء مهم للمستشعر ، وهو رابط مهم يتعلق بدقة القياس لنظام القياس بأكمله. كلما ارتفعت دقة المستشعر ، كلما كان ذلك أكثر تكلفة. لذلك ، طالما أن دقة المستشعر تلبي متطلبات الدقة لنظام القياس بأكمله ، فلا يجب اختياره مرتفعًا جدًا. وبهذه الطريقة ، من الممكن اختيار مستشعر أرخص وأبسط بين العديد من المستشعرات التي تلبي نفس غرض القياس. إذا كان الغرض من القياس هو التحليل النوعي ، فاستخدم مستشعرًا ذو دقة متكررة عالية. ليس من المناسب استخدام مستشعر ذي دقة قيمة مطلقة عالية. إذا كان ذلك للتحليل الكمي ، فيجب الحصول على قيم قياس دقيقة ، ويجب اختيار المستشعر ذو مستوى الدقة الذي يلبي المتطلبات.