Princip ultrazvukového měření

Ultrazvukové měření vzdálenosti je technologie, která využívá zvukové vlny k určení vzdálenosti mezi dvěma objekty.Stal se základním nástrojem v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zdravotnictví a robotiky.Účelem tohoto článku je poskytnout komplexní vysvětlení principu ultrazvukového měření vzdálenosti a jeho aplikací.

Co je ultrazvukové měření?

Ultrazvukové měření vzdálenosti je technika, která využívá vysokofrekvenční zvukové vlny k určení vzdálenosti mezi dvěma objekty.Funguje tak, že vysílá ultrazvukovou vlnu z převodníku a měří dobu, za kterou se vlna po dopadu na předmět odrazí zpět.Doba, za kterou se vlna vrátí, se používá k výpočtu vzdálenosti mezi snímačem a objektem.Existují různé typy ultrazvukových senzorů, včetně senzorů s jedním převodníkem a senzorů se dvěma převodníky.

Princip fungování ultrazvukového měření

Princip ultrazvukového měření je založen na fyzice zvukových vln.Když je ultrazvuková vlna přenášena ze snímače, šíří se vzduchem a dosahuje objektu.Vlna se poté odrazí zpět k převodníku a měří se doba, za kterou se vlna vrátí.Tento čas se používá k výpočtu vzdálenosti mezi snímačem a objektem.

Snímač hraje důležitou roli v ultrazvukovém měření.Je zodpovědný za vysílání i příjem ultrazvukových vln.Převodník převádí elektrické signály na mechanické vibrace, které jsou pak přenášeny jako ultrazvukové vlny.Když vlna narazí na předmět a odrazí se zpět, snímač přijme vlnu a převede ji zpět na elektrický signál.

Výhody a omezení ultrazvukového měření

Ultrazvukové měření vzdálenosti má oproti jiným technologiím měření několik výhod.Je bezkontaktní, což znamená, že jej lze použít k měření vzdálenosti mezi objekty, aniž byste se jich fyzicky dotýkali.Je také přesný a poskytuje přesná měření i na velké vzdálenosti.

Ultrazvukový rozsah má však také určitá omezení.Je ovlivněna faktory prostředí, jako je teplota, tlak vzduchu a vlhkost.Také nemůže proniknout pevnými předměty, což znamená, že nemůže měřit vzdálenost k předmětu, který je za jiným předmětem.To může omezit jeho použitelnost v určitých aplikacích.

Ve srovnání s jinými technologiemi měření vzdálenosti, jako je laserové a infračervené měření, je ultrazvukové měření relativně levné a snadno implementovatelné.Díky tomu je oblíbenou volbou pro širokou škálu aplikací.

Aplikace ultrazvukového měření

Ultrazvukový rozsah se používá v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zdravotnictví a robotiky.V automobilovém průmyslu se ultrazvukové měření vzdálenosti používá pro měření vzdálenosti a detekci překážek ve vozidlech.To umožňuje vozidlům vyhnout se kolizím a bezpečně zaparkovat.

Ve zdravotnictví se ultrazvukové měření používá pro neinvazivní zobrazování a měření vzdálenosti mezi vnitřními orgány.To umožňuje lékařům diagnostikovat a léčit pacienty bez nutnosti invazivních postupů.

V oblasti robotiky se ultrazvukové určování vzdálenosti používá pro navigaci a vyhýbání se překážkám.Roboty vybavené ultrazvukovými senzory se mohou pohybovat ve složitých prostředích a vyhýbat se překážkám, což je činí efektivnějšími a efektivnějšími.

Budoucnost ultrazvukového měření

Oblast ultrazvukového měření se rychle vyvíjí a neustále dochází k novým pokrokům.V budoucnu je pravděpodobné, že ultrazvukové měření bude integrováno do ještě více průmyslových odvětví a aplikací.

Jedna potenciální budoucí aplikace ultrazvukového určování vzdálenosti je v oblasti autonomních vozidel.Autonomní vozidla budou pro bezpečnou navigaci vyžadovat vysoce přesné a spolehlivé systémy měření vzdálenosti.Ultrazvukové určování vzdálenosti by v tom mohlo hrát klíčovou roli, protože poskytuje potřebná měření vzdálenosti, aby autonomní vozidla mohla bezpečně fungovat.

Další potenciální aplikace ultrazvukového měření je v oblasti průmyslové automatizace.S rostoucí poptávkou po účinných a nákladově efektivních automatizačních systémech by ultrazvukové měření mohlo hrát klíčovou roli při poskytování přesných a spolehlivých měření pro průmyslové roboty.

Závěr

Závěrem lze říci, že ultrazvukové měření vzdálenosti je technologie, která využívá vysokofrekvenční zvukové vlny k určení vzdálenosti mezi dvěma objekty.Stal se základním nástrojem v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zdravotnictví a robotiky.Princip ultrazvukového určování vzdálenosti je založen na fyzice zvukových vln a je umožněn použitím ultrazvukových měničů.I když má ultrazvukový rozsah určitá omezení, má také několik výhod, díky čemuž je oblíbenou volbou pro širokou škálu aplikací.Budoucnost ultrazvukového měření vypadá jasně, s novými pokroky a potenciálními aplikacemi na obzoru.

Frekvence zvukové vlny, kterou lidské uši slyší, je 20 Hz až 20 kHz.Když je frekvence vyšší než 20 kHz, lidské ucho ji neslyší.Zvukovou vlnu s frekvencí vyšší než 20KHz proto nazýváme 'ultrazvuková vlna'.

Ultrazvuk má silnou směrovost a ve vzduchu se šíří na velkou vzdálenost.Projeví se to při střetu s překážkami.Proto lidé často používají ultrazvukové vlny pro měření vzdálenosti.

Nejběžnější metodou ultrazvukového měření vzdálenosti je metoda detekce ozvěny.Ultrazvukový vysílač vysílá ultrazvukové vlny v určitém směru.Současně s emisí začne časovač měřit čas.Ultrazvukový přijímač zastaví časování okamžitě, když přijme odražené ultrazvukové vlny.Rychlost šíření ultrazvukových vln ve vzduchu je 340 m/s.Podle času zaznamenaného časovačem lze vypočítat vzdálenost od bodu vyzařování k povrchu překážky.

Mezi hlavní výkonnostní ukazatele ultrazvukových senzorů patří:

(1) Pracovní frekvence.Pracovní frekvence je rezonanční frekvence piezoelektrického čipu.Když se frekvence střídavého napětí přivedeného na jeho dva konce rovná rezonanční frekvenci čipu, výstupní energie je největší a citlivost je také nejvyšší.

(2) Pracovní teplota.Vzhledem k tomu, že bod vzdálenosti piezoelektrického materiálu je obecně relativně vysoký, zejména ultrazvuková sonda pro diagnostiku používá malý výkon, takže pracovní teplota je relativně nízká a může pracovat po dlouhou dobu bez poruchy.Teplota ultrazvukové sondy používané při lékařském ošetření je poměrně vysoká a je zapotřebí samostatné chladicí zařízení.

(3) Citlivost.Závisí to hlavně na samotném výrobním čipu, koeficient elektromechanické vazby je velký a citlivost je vysoká.

S rychlým rozvojem vědy a techniky pro nás není těžké najít uplatnění ultrazvukových senzorů.Například couvací radar používá k měření vzdálenosti ultrazvukové vlny, aby bylo možné realizovat funkci parkování a vyhýbání se překážkám. Inženýr z Manorshi doporučuje tři ultrazvukové senzory MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR a MSW-A1840H12TR.Mají dobrou stabilitu, vysokou citlivost a vysokou přesnost a byly trhem dobře přijaty.