Прагляды: 585 Аўтар: Рэдактар сайта Час публікацыі: 2020-05-21 Паходжанне: Сайт
Ультрагукавыя датчыкі - гэта бескантактавыя датчыкі, якія выкарыстоўваюць высокачашчынныя гукавыя хвалі для выяўлення аб'ектаў, вымярэння адлегласці, кантролю ўзроўню вадкасці і вызначэння становішча матэрыялу. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў вытворчасці, энергасістэмах, металургіі, будаўнічых матэрыялах, хімікатах, харчовай прамысловасці, аўтамабілях, складзіраванні, караблях, тэкстылі, транспарце, робататэхніцы, маніторынгу ўзроўню вадкасці, выяўленні патоку ў адкрытым канале і прамысловай аўтаматызацыі.
Асноўнымі перавагамі ультрагукавых датчыкаў з'яўляюцца высокая дакладнасць вымярэнняў, стабільная праца, бескантактавае выяўленне, моцная накіраванасць і магчымасць працаваць з многімі вадкімі і цвёрдымі матэрыяламі. Аднак ультрагукавыя датчыкі таксама маюць абмежаванні, такія як фіксаваны дыяпазон частот, адносна высокае напружанне ўзбуджальніка, сляпыя зоны, абмежаваны дыяпазон і адчувальнасць да тэмпературы, мяккіх матэрыялаў, патоку паветра і ўмоў ўстаноўкі.
Ультрагукавы датчык працуе, перадаючы ультрагукавыя хвалі і прымаючы адлюстраванае рэха. Датчык пасылае высокачашчынны гукавы імпульс да мэты. Калі гукавая хваля дасягае паверхні аб'екта, частка хвалі адлюстроўваецца назад да прымача. Затым датчык разлічвае адлегласць або становішча на аснове часу паміж перадачай і прыёмам.
Ультрагукавой зонд звычайна заснаваны на п'езаэлектрычных керамічных элементах. Гэтыя п'езаэлектрычныя элементы могуць пераўтвараць электрычную энергію ў механічную вібрацыю для перадачы ультрагукавых хваль, а таксама могуць пераўтвараць атрыманую вібрацыю назад у электрычныя сігналы.
Калі пададзены імпульсны сігнал супадае з уласнай рэзананснай частатой п'езаэлектрычнага элемента, элемент моцна вібруе і генеруе ультрагукавыя хвалі. Калі адлюстраваныя хвалі вяртаюцца да зонда, п'езаэлектрычны элемент прымае вібрацыю і пераўтворыць яе ў электрычны сігнал для аналізу.
| Перавага | Чаму гэта важна |
|---|---|
| Бескантактавае вымярэнне | Датчык можа выяўляць аб'екты, не дакранаючыся да іх, што карысна для далікатных, рухомых, гарачых або агрэсіўных матэрыялаў. |
| Працуе з многімі матэрыяламі | Ультрагукавыя датчыкі могуць вымяраць мноства вадкасцей і цвёрдых рэчываў, у тым ліку непразрыстыя матэрыялы, цяжкія для аптычных датчыкаў. |
| Не ўплывае на колер або празрыстасць | Паколькі выяўленне заснавана на адлюстраванні гуку, колер мэты і празрыстасць звычайна мала ўплываюць на вымярэнне. |
| Добрая накіраванасць | Ультрагукавыя хвалі маюць кароткія даўжыні хваль і моцную накіраванасць, што робіць іх прыдатнымі для вымярэння адлегласці і ўзроўню. |
| Можа працаваць у цёмным асяроддзі | У адрозненне ад аптычных датчыкаў, ультрагукавыя датчыкі не залежаць ад бачнага святла. |
| Карысна ў пылу, дыму або тумане | Многія ультрагукавыя датчыкі могуць працаваць лепш, чым аптычныя датчыкі ў запыленым, задымленым або слабым асвятленні. |
| Недахоп | Уплыў на прымяненне |
|---|---|
| Фіксаваны дыяпазон частот | Датчык 40 кГц звычайна працуе толькі паблізу зададзенага дыяпазону частот, напрыклад, каля 38-42 кГц. |
| Больш высокае рухаючае напружанне | Некаторыя ультрагукавыя пераўтваральнікі патрабуюць высокага размаху напружання, таму для ланцугоў нізкага напружання можа спатрэбіцца ланцуг павышэння або трансфарматар. |
| Тэмпературны ўплыў | Хуткасць гуку змяняецца з тэмпературай паветра, што можа паўплываць на дакладнасць вымярэння адлегласці. |
| Мяккія матэрыялы паглынаюць гук | Пена, тканіна і іншыя мяккія паверхні могуць паглынаць ультрагукавыя хвалі і зніжаць сілу рэха. |
| Сляпая зона | Аб'екты занадта блізка да датчыка могуць знаходзіцца ў межах мінімальнай адлегласці выяўлення і не могуць быць дакладна вымераныя. |
| Абмежаваны дыяпазон | Ультрагукавыя хвалі слабеюць з адлегласцю, таму дыяпазон датчыка абмежаваны частатой, магутнасцю, паверхняй мэты і навакольным асяроддзем. |
Ультрагукавыя хвалі маюць высокую частату, кароткую даўжыню хвалі, малую дыфракцыю, моцную накіраванасць і добрае пранікненне ў многія вадкасці і цвёрдыя рэчывы. Калі ультрагукавыя хвалі сустракаюцца з прымешкамі, мяжой або матэрыялам, яны ствараюць адлюстраванае рэха, якое можна выявіць і прааналізаваць.
Ультрагукавыя датчыкі таксама могуць падтрымліваць выяўленне рухомых аб'ектаў на аснове Доплера. Гэта робіць ультрагукавую тэхналогію карыснай для вымярэння адлегласці, вымярэння ўзроўню вадкасці, выяўлення аб'ектаў, кантролю патоку, дэфектаскапіі, робататэхнікі, дапамогі пры паркоўцы, прамысловай аўтаматызацыі і медыцынскага абсталявання.
Ультрагукавыя зонды малой магутнасці часта выкарыстоўваюцца для выяўлення і вымярэння. У залежнасці ад тыпу і структуры хвалі ультрагукавыя датчыкі могуць уключаць прамыя датчыкі для падоўжных хваль, касыя датчыкі для папярочных хваль, датчыкі павярхоўных хваль, датчыкі хваль Лэмба і падвойныя датчыкі, дзе адзін элемент перадае, а другі прымае.
Для прамысловага і спажывецкага прымянення звычайныя прадукты ўключаюць ультрагукавыя датчыкі адкрытага тыпу, воданепранікальныя ультрагукавыя датчыкі, высокачашчынныя ультрагукавыя датчыкі, датчыкі паркоўкі і датчыкі ўзроўню. Правільны выбар залежыць ад дыяпазону, частаты, корпуса, воданепранікальнасці, мэтавага матэрыялу і асяроддзя ўстаноўкі.
Дакладнасць ультрагукавога датчыка залежыць ад частаты, адчувальнасці, напружання ўзбуджальніка, паверхні мішэні, тэмпературы паветра, вільготнасці, патоку паветра, вугла ўстаноўкі і апрацоўкі рэха-сігналу. Датчык з тэмпературнай кампенсацыяй можа паменшыць памылку, выкліканую зменамі хуткасці гуку.
Адчувальнасць у асноўным залежыць ад п'езаэлектрычнага элемента. Большы электрамеханічны каэфіцыент сувязі звычайна азначае больш высокую адчувальнасць. Больш высокая адчувальнасць дапамагае датчыку атрымліваць больш слабыя рэха-сігналы, але выніковая прадукцыйнасць па-ранейшаму залежыць ад канструкцыі поўнай схемы і асяроддзя прымянення.
Ультрагукавыя датчыкі выкарыстоўваюцца ў прамысловых вымярэннях, сельскай гаспадарцы, лёгкай прамысловасці, медыцынскім абсталяванні, парковачных сістэмах, робататэхніцы, сістэмах бяспекі, кантролю ўзроўню, выяўлення аб'ектаў і неразбуральнага кантролю. Яны могуць выяўляць гукі і рэха, якія не чуюць чалавечыя вушы, а затым пераўтвараць інфармацыю ў карысную адлегласць, становішча або матэрыяльныя дадзеныя.
У практычных прымяненнях ультрагукавое вызначэнне дыяпазону можа быць выкарыстана для ўхілення ад перашкод, вымярэння ўзроўню ў баку, выяўлення патоку ў адкрытым канале, дапамогі пры руху заднім ходам, навігацыі робата, пазіцыянавання матэрыялу і выяўлення дэфектаў у металічных або суцэльных канструкцыях.
Пры выбары ультрагукавога датчыка спачатку пацвердзіце адлегласць выяўлення, сляпую зону, матэрыял мішэні, неабходную дакладнасць, рабочую частату, напружанне ўзбуджальніка, вугал прамяня, час водгуку, патрабаванні да воданепранікальнасці і дыяпазон працоўных тэмператур.
Для вулічных або вільготных умоў звычайна аддаюць перавагу воданепранікальны ультрагукавой датчык. Для дакладнага выяўлення на кароткіх адлегласцях датчык з больш высокай частатой можа забяспечыць лепшае раздзяленне. Для выяўлення на вялікіх адлегласцях можа быць больш прыдатным меншая частата і большая магутнасць перадачы.
Перад масавай вытворчасцю праверце датчык у рэальным становішчы і асяроддзі. Кут мантажу, праём у корпусе, форма мішэні, бліжэйшыя перашкоды, змены тэмпературы і электрычныя перашкоды могуць паўплываць на фактычную прадукцыйнасць.
Ультрагукавыя датчыкі забяспечваюць дакладнае, стабільнае і бескантактавае вымярэнне многіх вадкіх і цвёрдых матэрыялаў. Яны асабліва карысныя, калі на аптычнае выяўленне ўплываюць колер, празрыстасць, цемра, пыл, дым або адлюстраванне паверхні.
У той жа час ультрагукавыя датчыкі падыходзяць не для кожнай сітуацыі. Перш чым выбраць датчык, інжынеры павінны ўлічваць частату, напружанне, адчувальнасць, тэмпературную кампенсацыю, сляпую зону, дыяпазон, матэрыял мішэні і ўмовы ўстаноўкі.
Ультрагукавой датчык вымярае адлегласць, пасылаючы высокачашчынны гукавы імпульс і прымаючы адлюстраванае рэха. Адлегласць разлічваецца па часе, неабходнаму гукавой хвалі, каб дайсці да мэты і вярнуцца.
Ультрагукавыя датчыкі могуць быць вельмі дакладнымі ў адпаведных умовах, асабліва для бескантактавага вымярэння адлегласці і ўзроўню. Дакладнасць залежыць ад тэмпературы, вільготнасці, паверхні мішэні, частаты датчыка, кута ўстаноўкі і апрацоўкі сігналу.
Тэмпература змяняе хуткасць гуку ў паветры. Пры змене тэмпературы вымераная адлегласць можа зрушвацца, калі датчык не выкарыстоўвае тэмпературную кампенсацыю або сістэма не выпраўляе паказанні.
Выберыце ультрагукавы датчык адкрытага тыпу для чыстага ўнутранага асяроддзя і кампактнага абсталявання. Выберыце воданепранікальны ультрагукавы датчык для надвор'я, у вільготных, пыльных або схільных да пырскаў асяроддзях.
Выкарыстоўвайце правільную частату, падтрымлівайце датчык у адпаведнасці з мэтай, пазбягайце бліжэйшых перашкод, забяспечвайце стабільнае кіруючае напружанне, выкарыстоўвайце тэмпературную кампенсацыю і правярайце датчык у канчатковым асяроддзі ўстаноўкі.
