Visninger: 585 Forfatter: Webstedsredaktør Udgivelsestid: 21-05-2020 Oprindelse: websted
Ultralydssensorer er berøringsfrie sensorer, der bruger højfrekvente lydbølger til at detektere genstande, måle afstand, overvåge væskeniveau og identificere materialeposition. De er meget udbredt inden for fremstilling, kraftsystemer, metallurgi, byggematerialer, kemikalier, fødevareforarbejdning, biler, lager, skibe, tekstiler, transport, robotteknologi, væskeniveauovervågning, åben kanalstrømdetektion og industriel automatisering.
De vigtigste fordele ved ultralydssensorer er høj målenøjagtighed, stabil drift, berøringsfri detektion, stærk retningsbestemthed og evnen til at arbejde med mange flydende og faste materialer. Ultralydssensorer har dog også begrænsninger, såsom fast frekvensområde, relativt høj kørespænding, blinde zoner, begrænset rækkevidde og følsomhed over for temperatur, bløde materialer, luftstrøm og installationsforhold.
En ultralydssensor virker ved at transmittere ultralydsbølger og modtage det reflekterede ekko. Sensoren sender en højfrekvent lydimpuls mod et mål. Når lydbølgen når objektets overflade, reflekteres en del af bølgen tilbage til modtageren. Sensoren beregner derefter afstand eller position baseret på tiden mellem transmission og modtagelse.
Ultralydssonden er normalt baseret på piezoelektriske keramiske elementer. Disse piezoelektriske elementer kan konvertere elektrisk energi til mekanisk vibration for at transmittere ultralydsbølger, og de kan også konvertere modtaget vibration tilbage til elektriske signaler.
Når det påførte pulssignal matcher det piezoelektriske elements naturlige resonansfrekvens, vibrerer elementet kraftigt og genererer ultralydsbølger. Når reflekterede bølger vender tilbage til sonden, modtager det piezoelektriske element vibrationen og konverterer den til et elektrisk signal til analyse.
| Fordel | , hvorfor det betyder noget |
|---|---|
| Berøringsfri måling | Sensoren kan registrere genstande uden at røre ved dem, hvilket er nyttigt til skrøbelige, bevægelige, varme eller ætsende materialer. |
| Arbejder med mange materialer | Ultralydssensorer kan måle mange væsker og faste stoffer, herunder uigennemsigtige materialer, der er vanskelige for optiske sensorer. |
| Ikke påvirket af farve eller gennemsigtighed | Fordi detektion er baseret på lydrefleksion, har målfarve og transparens normalt ringe effekt på målingen. |
| God retningsbestemthed | Ultralydsbølger har korte bølgelængder og stærk retningsbestemthed, hvilket gør dem velegnede til afstands- og niveaumåling. |
| Kan arbejde i mørke omgivelser | I modsætning til optiske sensorer er ultralydssensorer ikke afhængige af synligt lys. |
| Nyttig i støv, røg eller tåge | Mange ultralydssensorer kan yde bedre end optiske sensorer i støvede, røgfyldte eller svagt lysmiljøer. |
| Ulempe | Indvirkning på anvendelse |
|---|---|
| Fast frekvensområde | En 40 kHz sensor fungerer normalt kun i nærheden af dets designede frekvensområde, såsom omkring 38-42 kHz. |
| Højere kørespænding | Nogle ultralydstransducere kræver høj spids-til-spidsspænding, så lavspændingskredsløb kan have brug for et boost-kredsløb eller transformer. |
| Temperaturpåvirkning | Lydens hastighed ændres med lufttemperaturen, hvilket kan påvirke afstandsmålingens nøjagtighed. |
| Bløde materialer absorberer lyd | Skum, stof og andre bløde overflader kan absorbere ultralydsbølger og reducere ekkostyrken. |
| Blind zone | Genstande for tæt på sensoren kan være inden for den mindste detektionsafstand og kan ikke måles nøjagtigt. |
| Begrænset udvalg | Ultralydsbølger dæmpes med afstanden, så sensorens rækkevidde er begrænset af frekvens, effekt, måloverflade og miljø. |
Ultralydsbølger har høj frekvens, kort bølgelængde, lille diffraktion, stærk retningsbestemthed og god penetration i mange væsker og faste stoffer. Når ultralydsbølger møder en urenhed, grænse eller materialegrænseflade, producerer de reflekterede ekkoer, der kan detekteres og analyseres.
Ultralydssensorer kan også understøtte Doppler-baseret detektion af objekter i bevægelse. Dette gør ultralydsteknologi nyttig til afstandsmåling, væskeniveaumåling, objektdetektering, flowovervågning, fejldetektion, robotteknologi, parkeringsassistance, industriel automatisering og medicinsk udstyr.
Ultralydsonder med lav effekt bruges ofte til detektion og måling. Afhængigt af bølgetypen og strukturen kan ultralydsonderne omfatte lige prober til langsgående bølger, skrå sonder til tværgående bølger, overfladebølgesonder, lammebølgesonder og dobbelte sonder, hvor et element sender og et andet modtager.
Til industri- og forbrugerapplikationer omfatter almindelige produkter ultralydssensorer af åben type, vandtætte ultralydssensorer, højfrekvente ultralydssensorer, parkeringssensorer og niveausensorer. Det korrekte valg afhænger af rækkevidde, frekvens, hus, vandtæthed, målmateriale og installationsmiljø.
Nøjagtigheden af en ultralydssensor afhænger af frekvens, følsomhed, drivspænding, måloverflade, lufttemperatur, fugtighed, luftstrøm, installationsvinkel og ekkosignalbehandling. En sensor med temperaturkompensation kan reducere fejl forårsaget af ændringer i lydens hastighed.
Følsomhed afhænger hovedsageligt af det piezoelektriske element. En større elektromekanisk koblingskoefficient betyder normalt højere følsomhed. Højere følsomhed hjælper sensoren med at modtage svagere ekkoer, men den endelige ydeevne afhænger stadig af det fulde kredsløbsdesign og applikationsmiljøet.
Ultralydssensorer bruges i industriel måling, landbrug, let industri, medicinsk udstyr, parkeringssystemer, robotter, sikkerhedssystemer, niveauovervågning, objektdetektering og ikke-destruktiv testning. De kan registrere lyde og ekkoer, som menneskelige ører ikke kan høre, og derefter konvertere informationen til nyttige afstands-, positions- eller materialedata.
I praktiske applikationer kan ultralydsafstandsmåling bruges til at undgå forhindringer, måling af tankniveau, flowdetektion af åben kanal, assistance til bakning af køretøjer, robotnavigation, materialepositionering og fejldetektion i metal eller solide strukturer.
Når du vælger en ultralydssensor, skal du først bekræfte detektionsafstanden, blindzone, målmateriale, påkrævet nøjagtighed, driftsfrekvens, kørespænding, strålevinkel, responstid, vandtæthedskrav og arbejdstemperaturområde.
Til udendørs eller våde miljøer foretrækkes normalt en vandtæt ultralydssensor. For præcis kortdistancedetektion kan en højere frekvenssensor give bedre opløsning. Til langdistancedetektion kan lavere frekvens og stærkere sendeeffekt være mere egnet.
Før masseproduktion, test sensoren i den rigtige installationsposition og miljø. Monteringsvinklen, kabinetåbningen, målformen, nærliggende forhindringer, temperaturvariation og elektrisk støj kan alle påvirke den faktiske ydeevne.
Ultralydssensorer giver nøjagtige, stabile og berøringsfrie målinger for mange flydende og faste materialer. De er især nyttige, når optisk detektion er påvirket af farve, gennemsigtighed, mørke, støv, røg eller overfladerefleksion.
Samtidig er ultralydssensorer ikke egnede til enhver situation. Ingeniører bør overveje frekvens, spænding, følsomhed, temperaturkompensation, blindzone, rækkevidde, målmateriale og installationsforhold, før de vælger en sensor.
En ultralydssensor måler afstand ved at sende en højfrekvent lydpuls og modtage det reflekterede ekko. Afstanden beregnes ud fra den tid, det tager for lydbølgen at rejse til målet og vende tilbage.
Ultralydssensorer kan være meget nøjagtige under passende forhold, især til berøringsfri afstands- og niveaumåling. Nøjagtigheden afhænger af temperatur, fugtighed, måloverflade, sensorfrekvens, installationsvinkel og signalbehandling.
Temperatur ændrer lydens hastighed i luft. Når temperaturen ændres, kan den målte afstand ændre sig, medmindre sensoren bruger temperaturkompensation, eller systemet korrigerer aflæsningen.
Vælg en åben type ultralydssensor til rene indendørs miljøer og kompakt udstyr. Vælg en vandtæt ultralydssensor til udendørs, fugtige, støvede eller stænkudsatte miljøer.
Brug den korrekte frekvens, hold sensoren på linje med målet, undgå nærliggende forhindringer, sørg for stabil kørespænding, brug temperaturkompensation, og test sensoren i det endelige installationsmiljø.
