Zobrazení: 87 Autor: Editor webu Čas publikování: 2020-04-14 Původ: místo
Ultrazvukový snímač vzdálenosti je bezkontaktní snímací zařízení, které měří vzdálenost mezi snímačem a cílem vysíláním ultrazvukových zvukových impulsů a měřením, jak dlouho trvá návrat odražené ozvěny.
Ultrazvukové vlny mají frekvence nad normálním lidským sluchovým rozsahem přibližně 20 kHz. Vzduchem spřažené senzory vzdálenosti běžně pracují kolem 40 kHz, i když se používají jiné frekvence podle požadovaného rozsahu měření, rozlišení, velikosti převodníku, tvaru paprsku a podmínek prostředí.
Na rozdíl od optických senzorů vzdálenosti není ultrazvukový senzor primárně závislý na barvě cíle nebo odrazivosti viditelného světla. Dokáže tedy detekovat mnoho průhledných, průsvitných, tmavých nebo lesklých předmětů za předpokladu, že cíl vrátí dostatečně silnou akustickou ozvěnu směrem k přijímači.
Rychlá odpověď: Ultrazvukový snímač vzdálenosti vysílá vysokofrekvenční zvukový impuls směrem k cíli, přijímá odraženou ozvěnu a vypočítává vzdálenost z doby cesty tam a zpět. Základní vzorec je Vzdálenost = Rychlost zvuku × Doba ozvěny ÷ 2.
Technologie ultrazvukového určování vzdálenosti je široce používána při detekci překážek robotů, asistenci při parkování v automobilech, měření hladiny kapalin, automatických dveřích, průmyslové automatizaci, bezpečnostních systémech, manipulaci s materiálem a detekci přítomnosti objektů.
Zásoby Manorshi ultrazvukové senzory a převodníky pro měření vzdálenosti, detekci objektů, parkovací systémy, snímání hladiny a přizpůsobené elektronické aplikace.
Většina ultrazvukových senzorů vzdálenosti používá princip doby letu , nazývaný také metoda echo transit-time. Systém měří čas mezi vysláním ultrazvukového impulsu a přijetím jeho odraženého echa.
Řídicí obvod generuje krátký elektrický výboj při jmenovité frekvenci ultrazvukového snímače nebo v její blízkosti.
Vysílací převodník převádí elektrický signál na ultrazvukové mechanické vibrace.
Ultrazvukový puls se šíří vzduchem směrem k cíli.
Část zvukové energie se odráží od cílového povrchu.
Přijímač převádí vrácenou akustickou ozvěnu na malý elektrický signál.
Obvod pro úpravu signálu zesiluje, filtruje a detekuje ozvěnu.
Mikrokontrolér nebo časový obvod měří dobu cesty tam a zpět a převádí ji na vzdálenost.
Vzdálenost = (čas ozvěny × rychlost zvuku) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d je jednosměrná vzdálenost mezi senzorem a cílem.
t je naměřená doba od přenosu po příjem ozvěny.
c je rychlost zvuku v měřeném médiu.
Výsledek se dělí dvěma, protože zvuk putuje ze snímače k cíli a poté zpět do snímače.
Při přibližně 20 °C je rychlost zvuku v suchém vzduchu asi 343 m/s. Pokud je naměřená doba odezvy 5,83 milisekundy, vypočítaná vzdálenost je:
Vzdálenost = 0,00583 sekundy × 343 m/s ÷ 2
Vzdálenost ≈ 1 metr
Tento příklad předpokládá stabilní teplotu vzduchu a jasně detekovatelnou ozvěnu. Reálné systémy mohou také použít teplotní kompenzaci, filtraci signálu, detekci prahu, kalibraci a vícevzorkové průměrování.
Jádrem mnoha ultrazvukových měničů je piezoelektrický keramický prvek připojený ke kovové membráně nebo rezonanční desce. Sestava může také obsahovat rezonátor, akustické pouzdro, koncovky, tlumicí materiál, ochrannou síťovinu a komponenty pro těsnění prostředí.
Když je na piezoelektrickou keramiku aplikováno střídavé elektrické napětí, materiál se roztahuje a smršťuje. Tato mechanická deformace způsobuje, že membrána vibruje a vyzařuje do vzduchu ultrazvukové vlny.
Při příjmu dochází k opačnému piezoelektrickému procesu. Vracející se ultrazvukové tlakové vlny rozvibrují membránu a piezoelektrický prvek a generují malý elektrický signál, který může být zesílen a zpracován přijímacím obvodem.
Trychtýřovitý nebo rohový rezonátor může zlepšit přenos akustické energie mezi piezoelektrickým prvkem a okolním vzduchem. Jeho geometrie také ovlivňuje citlivost, rezonanční frekvenci a obrazec paprsku.
Důležitý rozdíl: Vzduchem spojený ultrazvukový rozsah normálně měří ozvěny odražené od cílového povrchu. Nemělo by se zaměňovat s lékařským zobrazováním nebo ultrazvukovými nedestruktivními testovacími systémy určenými k přenosu zvuku kapalinami nebo pevnými materiály.
Ultrazvukový zaměřovací systém může používat samostatný vysílač a přijímač nebo jeden vysílač a přijímač, který střídá vysílání a příjem.
| Konfigurace | Pracovní metoda | Typické výhody | Úvahy o návrhu |
|---|---|---|---|
| Samostatný vysílač a přijímač | Jeden převodník nepřetržitě nebo přerušovaně vysílá, zatímco druhý převodník přijímá ozvěny. | Oddělené vysílací a přijímací cesty, flexibilní návrh obvodu a není potřeba přepínat jeden prvek mezi režimy. | Musí být řízena vzdálenost snímačů, vyrovnání, akustická vazba a přímé přeslechy mezi vysílačem a přijímačem. |
| Jediný ultrazvukový transceiver | Jeden prvek vysílá impuls a poté se přepne do režimu příjmu. | Kompaktní mechanická konstrukce a snadnější vyrovnání mezi vysílací a přijímací osou. | Systém musí počkat na doznívání mechanického vyzvánění, než detekuje ozvěny na blízko. |
| Dvojice jednocestných paprsků | Vysílač a přijímač jsou proti sobě a systém detekuje, když nějaký předmět přeruší cestu zvuku. | Rychlá odezva a spolehlivá detekce průhledných fólií, lahví a rychle se pohybujících předmětů. | Tato konfigurace primárně detekuje přítomnost spíše než vypočítává odraznou vzdálenost cíle. |
Následující tabulka zachovává ukázkové parametry ultrazvukového vysílače a přijímače 40 kHz z původní stránky. Tyto hodnoty by neměly být považovány za univerzální specifikace pro každý ultrazvukový senzor. Před návrhem obvodu měniče nebo schválením výrobní součásti vždy potvrďte konečné číslo dílu, podmínky testu a technický list produktu.
| Specifikace | Příklad Hodnota |
|---|---|
| Středová frekvence | 40 ± 1,0 kHz |
| Přenášecí hladina akustického tlaku | minimálně 100 dB |
| Citlivost příjmu | −72 dB minimálně |
| Citlivost na echo | ≥230 mV |
| Doba vyzvánění | Maximálně 1,2 ms |
| Kapacita při 1 kHz | 2400 pF ±20 % |
| Maximální trvalé hnací napětí | 20 Vrms |
| Celkový úhel paprsku | 47° typicky při −6 dB |
| Doba rozpadu | ≤1,2 ms |
| Provozní teplota | −30 °C až +80 °C |
| Skladovací teplota | −30 °C až +80 °C |
Konstrukce a rozměry ultrazvukového měniče
Dvojice ultrazvukového vysílače a přijímače 40 kHz
Výkon ultrazvukového rozsahu závisí na převodníku, budicím obvodu, přijímacím obvodu, algoritmu zpracování signálu, cíli a instalačním prostředí. Následující parametry by měly být hodnoceny spíše společně než nezávisle.
Středová frekvence je frekvence, na které je převodník navržen tak, aby fungoval efektivně. U nominálního 40 kHz ultrazvukového měniče vysílací obvod normálně generuje shluk blízký 40 kHz, zatímco přijímač je filtrován kolem podobného frekvenčního rozsahu.
Jízda příliš daleko od rezonanční oblasti může snížit přenášenou akustickou energii a citlivost příjmu. Tolerance součástí, teplota, montáž a konstrukce pouzdra mohou také posunout efektivní odezvu.
Hladina přenášeného akustického tlaku udává sílu ultrazvukového výstupu za specifikovaných testovacích podmínek. Vyšší hodnota může podporovat silnější ozvěny nebo delší snímací vzdálenosti, ale výsledek závisí na napětí měniče, frekvenci, tvaru vlny, vzdálenosti měření a testovacím zařízení.
Hodnoty akustického tlaku by měly být porovnávány pouze v případě, že technické listy používají ekvivalentní podmínky měření.
Citlivost příjmu popisuje, jak efektivně přijímač převádí příchozí ultrazvukový tlak na elektrický signál. Vyšší citlivost může zlepšit detekci slabého echa, ale celý systém také závisí na šumu zesilovače, šířce pásma filtru, zisku, nastavení prahů a elektromagnetického rušení.
Citlivost echa představuje přijímaný signál produkovaný za definovaného cíle a testovacího uspořádání. Užitečný měřící systém musí rozlišit skutečnou ozvěnu od elektrického šumu, mechanických vibrací, přímé akustické vazby a sekundárních odrazů.
Ke zlepšení rozpoznávání ozvěny lze použít automatické řízení zisku, pásmovou propust, detekci obálky, korelační zpracování a adaptivní prahy.
Poté, co vysílací impuls skončí, měnič a mechanická struktura pokračují krátce v vibracích. Tato zbytková vibrace se nazývá zvonění nebo zvonění.
Během této doby zotavení může být ozvěna blízkého cíle skryta mnohem silnějším zbytkovým vysílacím signálem. Odpovídající minimální měřitelná vzdálenost se nazývá mrtvá zóna slepé , zóny nebo minimální snímací vzdálenost.
Kratší doba vyzvánění obecně podporuje kratší minimální detekční vzdálenosti, i když konečná slepá zóna také závisí na obnovení obvodu, napětí vysílače, tlumení, nastavení prahů a metodách zpracování signálu.
Ultrazvukový měnič nevytváří nekonečně úzký přímý paprsek. Vyzařuje akustickou energii přes trojrozměrný zvukový kužel obsahující hlavní lalok a menší postranní laloky.
Širší paprsek může detekovat předměty na větší ploše, ale může také přijímat nežádoucí odrazy od blízkých zdí, konzol, potrubí nebo povrchů krytů. Užší paprsek poskytuje lepší směrovou selektivitu, ale vyžaduje přesnější vyrovnání snímače.
Piezoelektrický ultrazvukový měnič se chová převážně jako kapacitní elektrická zátěž. Jeho kapacita ovlivňuje proud budiče, impedanční přizpůsobení, spínací ztráty a návrh rezonančních obvodů.
Přiložené napětí musí zůstat v mezích jmenovitého trvalého a pulzního řízení převodníku. Nadměrné napětí měniče může způsobit přehřátí, depolarizaci, mechanické poškození nebo zkrácení životnosti.
Teplota ovlivňuje rychlost zvuku, piezoelektrické charakteristiky, rezonanci, citlivost, adhezivní materiály a elektronické součástky. Potvrďte rozsah provozních teplot i rozsah skladovací teploty pro aktuální model snímače.
Teplota je jednou z nejdůležitějších proměnných prostředí, protože mění rychlost zvuku. Běžně používaná aproximace pro suchý vzduch v blízkosti normálních atmosférických podmínek je:
Rychlost zvuku ≈ 331,3 + (0,606 × Teplota ve °C) m/s
Systém, který vždy předpokládá rychlost 343 m/s, může při změně skutečné teploty vyvinout chybu měřitelné vzdálenosti. Pro aplikace vyžadující stabilní absolutní přesnost umístěte teplotní senzor blízko akustické cesty a aktualizujte výpočet rychlosti zvuku.
Velké cíle obecně vracejí více akustické energie než malé cíle. Cíl, který je užší než aktivní zvukový kužel, může vytvářet slabou ozvěnu nebo umožnit senzoru detekovat větší objekt za ním.
Hodnoty maximálního dosahu se obvykle měří pomocí specifikovaného plochého referenčního cíle. Praktický rozsah pro malé dráty, úzké trubky, zakřivené předměty nebo nepravidelné části může být kratší.
Plochý, hladký cíl poskytuje nejsilnější návrat, když je jeho povrch přibližně kolmý k ose senzoru. Pokud je povrch nakloněn, velká část akustické energie se může odrazit od přijímače.
Drsné povrchy rozptylují zvuk do více směrů a mohou tolerovat větší úhlové změny, ale vrácená energie může být méně předvídatelná.
Tvrdé povrchy, jako je kov, sklo, tuhý plast, dřevo a klidné tekuté povrchy často vytvářejí užitečné odrazy. Měkké, porézní nebo vláknité materiály, jako je pěna, silná tkanina, bavlna a volná izolace, mohou absorbovat ultrazvukovou energii a snížit dosah detekce.
Transparentní předměty jsou často detekovatelné, protože ultrazvuk není závislý na viditelné průhlednosti. Hladký skleněný nebo plastový povrch však stále potřebuje vhodný úhel, aby odrážel zvuk zpět ke snímači.
Předměty nacházející se v určené slepé zóně nelze spolehlivě změřit. Senzor nemusí hlásit žádný cíl, nestabilní hodnotu nebo falešnou vzdálenost generovanou zvoněním a vnitřními odrazy.
Instalace musí udržovat nejbližší očekávaný cíl za minimální snímací vzdáleností uvedenou v konečném datovém listu snímače nebo modulu.
Silné proudění vzduchu může změnit efektivní dráhu zvuku, zatímco rychle se měnící teplotní gradienty mohou ohnout akustickou vlnu nebo změnit její rychlost šíření podél dráhy měření.
Vyhněte se montáži přesného snímače vzdálenosti přímo vedle výstupů horkého vzduchu, chladicích ventilátorů, parních otvorů nebo rychle se měnících tepelných zdrojů.
Mírná vlhkost má obecně menší vliv než teplota, ale vlhkost může stále ovlivnit akustický útlum a činnost senzoru. Kapky vody, kondenzace, led nebo znečištění na čele snímače mohou zablokovat nebo zkreslit cestu zvuku.
Venkovní aplikace nebo aplikace s vysokou vlhkostí by měly používat vhodně utěsněný nebo vodotěsný ultrazvukový převodník, spíše než předpokládat, že senzor otevřeného typu je chráněný vůči životnímu prostředí.
Stěny, montážní konzoly, ochranné kryty, okraje nádrží a rámy strojů mohou vrátit nežádoucí ozvěny. Tyto odrazy se mohou objevit před nebo po zamýšleném cílovém echu a způsobit chybná měření.
Udržujte hlavní zvukový kužel čistý a raději otestujte kompletní sestavu snímače v konečném krytu, než abyste hodnotili pouze holý měnič.
Když několik ultrazvukových senzorů pracuje blízko sebe, jeden přijímač může detekovat impuls vysílaný jiným senzorem. Toto se nazývá akustický přeslech a může způsobit nesprávné údaje o vzdálenosti.
Ke snížení rušení používejte synchronizované spouštění, sekvenční měření, adekvátní rozestupy, fyzickou akustickou izolaci nebo kódovaný přenos.
Použijte teplotní kompenzaci. Změřte teplotu vzduchu v blízkosti akustické dráhy a aktualizujte výpočet rychlosti zvuku.
Udržujte cíl mimo slepou zónu. Ověřte minimální vzdálenost měření při skutečném napětí měniče a podmínkách obvodu.
Zaměřte správně cíl. Umístěte hladké ploché cíle co nejblíže k ose senzoru.
Udržujte zvukový kužel čistý. Zabraňte vniknutí konzol, krytů a stěn skříně do detekčního pole.
Použijte pásmovou propust. Filtrujte provozní frekvenci snímače pro snížení širokopásmového elektrického a akustického šumu.
Použijte digitální průměrování nebo filtrování mediánu. Vícenásobná měření mohou snížit náhodný šum a vyloučit izolované odlehlé hodnoty.
Ovládejte časování vysílače. Před odesláním dalšího pulzu počkejte, než předchozí echo zmizí.
Synchronizujte více senzorů. Spouštějte senzory postupně nebo použijte metodu řízené synchronizace ke snížení přeslechů.
Zkalibrujte kompletní sestavu. Otestujte společně snímač, kryt, montážní konstrukci a elektroniku ve známých vzdálenostech.
Testujte reprezentativní cíle. Ověřte výkon pomocí skutečné velikosti objektu, materiálu, úhlu, rychlosti a podmínek prostředí.
Ultrazvukové snímače otevřeného typu obvykle používají kovové pouzdro s odkrytým akustickým otvorem. Jsou běžně vybírány pro vnitřní elektroniku, vývojové desky, roboty, detekci objektů a nákladově citlivé systémy měření vzdálenosti.
Mohou poskytovat účinný akustický přenos, ale obecně nejsou navrženy pro přímé vystavení dešti, vodní sprše, kondenzaci nebo silnému znečištění, pokud není uvedeno jinak.
Ultrazvukové snímače vodotěsné nebo odolné proti povětrnostním vlivům používají utěsněný přední povrch a ochranný kryt. Jsou vhodné pro automobilové parkovací systémy, venkovní zařízení, měření hladiny kapalin, bezpečnostní produkty a průmyslové aplikace vystavené prachu nebo vlhkosti.
Ochranná konstrukce mění akustickou odezvu, takže vodotěsný model musí být sladěn s vhodnou frekvencí pohonu, napětím a přijímacím obvodem.
Integrovaný ultrazvukový měřicí modul kombinuje jeden nebo více převodníků s vysílací elektronikou, přijímacím zesílením, zpracováním signálu a digitálním nebo analogovým výstupním rozhraním.
Moduly zjednodušují vývoj systému, ale poskytují menší kontrolu nad vnitřním průběhem, ziskem a detekčním algoritmem než vlastní obvod založený na převodníku.
Vysokofrekvenční ultrazvukové snímače mají kratší vlnové délky a mohou podporovat detekci menších prvků nebo specializovanější měření. Zvuk s vyšší frekvencí je však ve vzduchu obecně silněji tlumen, což může snížit praktický dosah snímání.
Frekvence by měla být zvolena podle rozsahu, cílové velikosti, rozlišení, průměru snímače, okolního útlumu a šířky pásma systému spíše než předpokládat, že vyšší frekvence je vždy lepší.
| Výhody | Omezení |
|---|---|
| Bezkontaktní měření vzdálenosti a přítomnosti | Má minimální snímací vzdálenost nebo slepou zónu |
| Dokáže detekovat mnoho průhledných, tmavých a reflexních objektů | Měkké nebo porézní materiály mohou absorbovat zvuk |
| Funguje bez viditelného osvětlení | Hladké úhlové cíle mohou odrážet ozvěnu pryč |
| Může měřit hladinu kapaliny bez kontaktu s kapalinou | Pěna, vlny, turbulence nebo páry mohou snížit spolehlivost |
| Nákladově efektivní pro aplikace s krátkým a středním dosahem | Pro přesné nastavení rozsahu může být zapotřebí teplotní kompenzace |
| Dostupné jako otevřené, vodotěsné, vysokofrekvenční a integrované modely | Více senzorů se může vzájemně rušit |
| Vhodné pro kompaktní a integrované elektronické systémy | Blízké struktury mohou vytvářet sekundární odrazy |
Žádná technologie jediného snímání není ideální pro každou aplikaci. Vhodná volba závisí na cíli, požadovaném dosahu, rychlosti odezvy, rozlišení, světelných podmínkách, expozici prostředí a ceně systému.
| Porovnání | Ultrazvukový senzor | Infračervený nebo fotoelektrický senzor | LiDAR nebo laserový senzor vzdálenosti |
|---|---|---|---|
| Princip měření | Zvuková doba letu | Odražené nebo přerušované světlo | Laserová nebo optická doba letu |
| Cílová barevná citlivost | Obecně nízká | Může být významný | Závisí na optické odrazivosti |
| Transparentní detekce cíle | Často efektivní s vhodným úhlem cíle | Může vyžadovat specializovaný optický senzor | U čistých materiálů to může být obtížné |
| Velikost paprsku | Relativně široký zvukový kužel | Obvykle užší | Velmi úzký bod nebo skenovací paprsek |
| Rychlost odezvy | Omezeno dobou přenosu zvuku | Obecně rychle | Obecně rychle |
| Hlavní obava o životní prostředí | Teplota, proudění vzduchu, absorpce a akustické odrazy | Okolní světlo, prach, barva a optické znečištění | Optická kontaminace, odrazivost, mlha a náklady |
| Typická síla | Spolehlivá bezkontaktní detekce různých materiálů | Rychlá detekce objektů a přesné světelné body | Dlouhý dosah, úzký paprsek a vysoká prostorová přesnost |
Mobilní roboty, automatizovaná řízená vozidla, servisní roboti a vzdělávací platformy používají ultrazvukové senzory k detekci stěn, zařízení, lidí a dalších překážek bez fyzického kontaktu.
Vodotěsné ultrazvukové snímače instalované v nárazníku vozidla měří vzdálenost k blízkým překážkám a podporují systémy varování při parkování, manévrování při nízké rychlosti a upozornění na blízkost.
Dolů směřující ultrazvukový snímač hladiny měří vzdálenost od snímače k hladině kapaliny. Řídicí jednotka může vypočítat zbývající výšku kapaliny, když jsou známy rozměry nádrže a poloha senzoru.
Pěna, pára, míchání, šikmé povrchy kapalin a vnitřní konstrukce nádrže by měly být hodnoceny během aplikačních zkoušek.
Ultrazvukové senzory mohou detekovat produkty na dopravnících, monitorovat výšku stohu, potvrzovat přítomnost komponent, počítat nádoby a detekovat průhledné lahve nebo filmy, což může být pro standardní optické senzory obtížné.
Ultrazvuková detekce dokáže identifikovat pohyb nebo přítomnost v blízkosti dveří, vchodů, omezených prostor a poplašných systémů, aniž by vyžadovala viditelné osvětlení.
Ultrazvukové senzory krátkého dosahu dokážou měřit vzdálenost mezi dronem a zemí během visení nebo přistání v malé výšce. Je třeba vzít v úvahu proudění vzduchu rotorem, úhel povrchu, trávu a rušení zvuku.
Ultrazvukovou detekci přiblížení lze integrovat do výdejních stojanů, domácích spotřebičů, ovládacích panelů, odpadkových košů a dalších produktů vyžadujících bezdotykovou aktivaci nebo sledování hladiny.
Výběr vhodného ultrazvukového senzoru vyžaduje více než jen výběr frekvence. Poskytněte dodavateli úplné aplikační podmínky, aby bylo možné společně posoudit akustické, elektrické a mechanické provedení.
| Výběr položky | Otázky k potvrzení |
|---|---|
| Rozsah měření | Jaké jsou minimální a maximální cílové vzdálenosti? |
| Cíl | Jaký je materiál, velikost, tvar, úhel a rychlost pohybu cíle? |
| Frekvence | Je 40 kHz vhodné pro požadovaný rozsah a velikost cíle? |
| Úhel paprsku | Je vyžadována široká detekční oblast nebo úzký směrový paprsek? |
| Prostředí | Setká se senzor s deštěm, kondenzací, prachem, chemikáliemi, větrem nebo extrémními teplotami? |
| Přesnost a rozlišení | Jakou chybu měření a opakovatelnost může aplikace akceptovat? |
| Doba odezvy | Jak rychle musí systém detekovat nebo sledovat cíl? |
| Elektrické rozhraní | Je vyžadován holý převodník, pár vysílač-přijímač, analogový výstup nebo digitální modul? |
| Hnací obvod | Jaké napětí, tvar vlny burst, zesilovač a architektura přijímače budou použity? |
| Mechanické provedení | Jaký průměr, výška, svorka, kabel, konektor a způsob montáže jsou požadovány? |
| Množství a přizpůsobení | Jaké jsou požadavky na množství prototypu, roční objem a vlastní výkon? |
Udržujte celý zvukový kužel v dostatečné vzdálenosti od stěn skříně a montážních držáků.
Akustický otvor nezakrývejte běžným plastem, silnou tkaninou nebo nevhodnou síťovinou.
Udržujte nejbližší cíl mimo určenou mrtvou zónu.
Vyrovnejte hladké cíle co nejblíže ke kolmici k ose snímání.
Pokud je snímač instalován v blízkosti motorů, čerpadel nebo mechanických pohonů, použijte izolaci proti vibracím.
Udržujte vysokoproudé spínací stopy a hlučné napájecí obvody mimo vstup přijímače.
Pro slabé echo signály použijte vhodné uzemnění, stínění a filtrování.
Zabraňte hromadění vody, ledu, oleje nebo silného znečištění na čele snímače.
Postupně spouštějte sousední ultrazvukové senzory, abyste snížili akustické rušení.
Po instalaci do pouzdra finálního produktu senzor zkalibrujte a ověřte.
Manorshi poskytuje otevřené, vodotěsné, vysokofrekvenční ultrazvukové produkty pro asistenci při parkování a snímání hladiny pro výrobce, vývojáře elektroniky a dodavatele průmyslového vybavení.
Dostupné vyhodnocovací parametry mohou zahrnovat středovou frekvenci, hladinu akustického tlaku, citlivost příjmu, úhel paprsku, kapacitu, dobu vyzvánění, provozní teplotu, rozměry pouzdra, svorky, vodiče a ochranu životního prostředí.
Zobrazit 40 kHz vodotěsný ultrazvukový vysílač a přijímač nebo si prohlédněte kompletní Řada ultrazvukových senzorů Manorshi.
Pro novou aplikaci uveďte požadovaný měřicí rozsah, cílový materiál, provozní prostředí, napájecí napětí, úhel paprsku, rozměry, roční množství a očekávaný výkon. Kontaktujte společnost Manorshi a prodiskutujte výběr senzoru, vzorky nebo přizpůsobené požadavky na ultrazvukový převodník.
Ultrazvukový snímač vzdálenosti je bezkontaktní zařízení, které vysílá ultrazvukový puls, detekuje odraženou ozvěnu a vypočítává vzdálenost k cíli z doby cesty zvuku tam a zpět.
Základní vzorec je Vzdálenost = Čas ozvěny × Rychlost zvuku ÷ 2 . Výpočet je dělen dvěma, protože naměřený čas zahrnuje cestu ven k cíli a cestu zpět k přijímači.
Čtyřicet kilohertzů poskytuje praktickou rovnováhu mezi velikostí měniče, akustickým výkonem, útlumem vzduchu, dostupností komponent a detekcí krátkého až středního dosahu. Je to běžné, ale ne vhodné pro každou aplikaci.
Ultrazvukový měnič je elektromechanická součást, která přeměňuje elektrickou energii na ultrazvuk nebo ultrazvuk na elektrický signál. Ultrazvukový senzor se může vztahovat k samotnému převodníku nebo ke kompletnímu modulu obsahujícímu převodník, ovladač, přijímač a elektroniku pro zpracování signálu.
Slepá zóna je minimální oblast před senzorem, kde není možné spolehlivé měření vzdálenosti. Je to způsobeno hlavně zvoněním měniče, dobou obnovy obvodu a silným vysílaným signálem maskujícím blízkou ozvěnu.
Teplota mění rychlost zvuku ve vzduchu. Pokud výpočet používá pevnou rychlost zvuku, zatímco se skutečná teplota mění, bude hlášená vzdálenost obsahovat proporcionální chybu. Teplotní kompenzace zlepšuje absolutní přesnost.
Ano. Ultrazvukové snímání se nespoléhá na odraz viditelného světla, takže dokáže detekovat mnoho průhledných materiálů. Hladký průhledný povrch však musí být umístěn pod vhodným úhlem, aby se akustická ozvěna vrátila do přijímače.
Detekce může být možná, ale měkké, porézní a vláknité materiály mohou absorbovat ultrazvukovou energii a vytvářet slabé ozvěny. Účinný rozsah by měl být testován pomocí skutečného materiálu, tloušťky a stavu povrchu.
Ano. Senzor instalovaný nad nádrží může měřit vzdálenost k povrchu kapaliny, aniž by se kapaliny dotkl. Klidné povrchy obecně poskytují lepší výsledky než pěnové, turbulentní, šikmé nebo silně zapařené povrchy.
Cílová barva má obvykle malý přímý vliv, protože ultrazvukové senzory používají spíše zvuk než viditelné světlo. Povrchový úhel, tvrdost, velikost, textura a akustická pohltivost jsou obvykle důležitější.
Tma nemá vliv na ultrazvukové snímání. Mírný prach nebo mlha mohou mít menší dopad než na optické senzory, ale silný prach, kapky vody, kondenzace nebo materiál pokrývající čelo snímače může stále snižovat výkon.
Ne. Ultrazvukový zvuk je mechanické vlnění a vyžaduje médium, jako je vzduch, plyn, kapalina nebo pevná látka, kterým se šíří. Běžný vzduchem spojený ultrazvukový snímač vzdálenosti nemůže fungovat ve vakuu.
Mezi běžné příčiny patří cíl uvnitř slepé zóny, slabý akustický odraz, nakloněný nebo pohybující se cíl, okolní strukturální ozvěny, elektrický šum, kolísání teploty, proudění vzduchu, kontaminace snímačů a interference od jiných ultrazvukových senzorů.
Spusťte senzory postupně a ponechte dostatek času, aby se každý vysílaný impuls a jeho ozvěny rozplynuly, než se aktivuje další senzor. Synchronizace, rozestupy, akustická izolace a kódované signály mohou také snížit přeslechy.
Širší paprsek zvolte, když se mění pozice cíle nebo je vyžadována větší detekční oblast. Když je třeba vyloučit blízké objekty nebo je potřeba více směrového měření, zvolte užší paprsek. Vyhodnoťte spíše kompletní odezvu zvukového kužele než pouze jeden nominální úhel.
Senzory otevřeného typu jsou vhodné pro chráněné vnitřní aplikace a mohou nabídnout účinný akustický výkon. Vodotěsné senzory jsou lepší pro automobilový průmysl, venkovní prostředí, prostředí s hladinou kapalin nebo prostředí s vysokou vlhkostí. Správná volba závisí na expozici prostředí, dosahu a mechanických požadavcích.
Uveďte středovou frekvenci, rozsah měření, detaily cíle, požadovaný úhel paprsku, vysílací SPL, citlivost příjmu, napětí měniče, typ obvodu, provozní teplotu, požadavky na vodotěsnost, rozměry, způsob montáže, svorky, délku kabelu, konektor, požadavky na certifikaci a množství roční objednávky.
