Σημειώσεις που πρέπει να σημειωθεί όταν επιλέγετε έναν αισθητήρα υπερήχων

Η επιλογή του σωστού αισθητήρα υπερήχων μπορεί να είναι ένα αποθαρρυντικό έργο, ειδικά με το πλήθος των διαθέσιμων επιλογών στην αγορά. Οι αισθητήρες υπερήχων είναι συσκευές που χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα για να ανιχνεύσουν και να μετρήσουν την απόσταση, καθιστώντας τους ιδανικές για διάφορες εφαρμογές, όπως η ρομποτική, τα συστήματα αυτοκινήτων και ο βιομηχανικός αυτοματισμός. Αυτό το άρθρο στοχεύει να σας καθοδηγήσει μέσα από τα βασικά σημεία που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή ενός αισθητήρα υπερήχων για το έργο σας.

Τύποι υπερηχητικών αισθητήρων

Οι αισθητήρες υπερήχων μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως σε δύο κατηγορίες:

• Αισθητήρες ανίχνευσης εγγύτητας:

  Αυτοί οι αισθητήρες ανιχνεύουν την παρουσία ενός αντικειμένου μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος χωρίς να μετρήσουν την ακριβή απόσταση.

• Αισθητήρες μέτρησης απόστασης:

  Αυτοί οι αισθητήρες μετρούν με ακρίβεια την απόσταση από ένα αντικείμενο και παρέχουν έξοδο με τη μορφή δεδομένων απόστασης.

  
  

Κριτήρια για την επιλογή υπερηχητικών αισθητήρων

Η επιλογή του σωστού αισθητήρα υπερήχων εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του έργου σας. Η κατανόηση των διαφόρων παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση ενός αισθητήρα θα σας βοηθήσουν να λάβετε τεκμηριωμένη απόφαση.

Παράγοντες που πρέπει να εξετάσουμε

Για να επιλέξετε τον σωστό αισθητήρα υπερήχων, εξετάστε τους ακόλουθους παράγοντες:

1. Εύρος ανίχνευσης: Το εύρος ανίχνευσης αναφέρεται στις ελάχιστες και μέγιστες αποστάσεις εντός των οποίων ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει με ακρίβεια τα αντικείμενα. Επιλέξτε έναν αισθητήρα με εύρος ανίχνευσης που ταιριάζει με τις απαιτήσεις της εφαρμογής σας.

2. Ακρίβεια και ανάλυση: Η ακρίβεια αντιπροσωπεύει πόσο στενά η μέτρηση του αισθητήρα αντιστοιχεί στην πραγματική απόσταση, ενώ η ανάλυση αναφέρεται στη μικρότερη ανιχνεύσιμη αλλαγή στην απόσταση. Εξετάστε έναν αισθητήρα με υψηλή ακρίβεια και ανάλυση για εφαρμογές που απαιτούν ακριβείς μετρήσεις.

3. Γωνία δέσμης: Η γωνία δέσμης είναι το πλάτος του κώνου ήχου που εκπέμπεται από τον αισθητήρα. Μια στενή γωνία δέσμης παρέχει καλύτερη διάκριση αντικειμένων και μεγαλύτερη περιοχή ανίχνευσης, ενώ μια ευρύτερη γωνία δέσμης αυξάνει το οπτικό πεδίο του αισθητήρα. Επιλέξτε μια γωνία δέσμης που ταιριάζει καλύτερα στην αίτησή σας.

4. Περιβαλλοντικοί παράγοντες: Η θερμοκρασία, η υγρασία και η πίεση του αέρα μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση των αισθητήρων υπερήχων. Επιλέξτε έναν αισθητήρα που μπορεί να λειτουργεί αξιόπιστα υπό τις περιβαλλοντικές συνθήκες της εφαρμογής σας.

5. Συχνότητα: Η συχνότητα ενός αισθητήρα υπερήχων καθορίζει την ταχύτητα της διάδοσης του ήχου και την ανάλυση της μέτρησης. Οι υψηλότερες συχνότητες προσφέρουν καλύτερη ανάλυση, αλλά έχουν μικρότερο εύρος ανίχνευσης, ενώ οι χαμηλότερες συχνότητες παρέχουν μεγαλύτερο εύρος με χαμηλότερη ανάλυση. Επιλέξτε έναν αισθητήρα με κατάλληλη συχνότητα για την εφαρμογή σας.

6. Χρόνος απόκρισης: Ο χρόνος απόκρισης είναι ο χρόνος που λαμβάνεται από τον αισθητήρα για να ενημερώσει την έξοδο του μετά την ανίχνευση μιας αλλαγής σε απόσταση. Οι ταχύτεροι χρόνοι απόκρισης είναι απαραίτητοι για εφαρμογές που απαιτούν μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο, όπως η αποφυγή εμποδίων στη ρομποτική.

7. Τύπος εξόδου: Οι αισθητήρες υπερήχων μπορούν να έχουν αναλογικές, ψηφιακές ή σειριακές εξόδους. Επιλέξτε έναν αισθητήρα με έναν τύπο εξόδου που είναι συμβατός με τις απαιτήσεις του συστήματός σας.

8. Επιλογές τοποθέτησης: Εξετάστε τις διαθέσιμες επιλογές τοποθέτησης και βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας μπορεί εύκολα να εγκατασταθεί στην επιθυμητή τοποθεσία σας.

9. Κατανάλωση ενέργειας: Η κατανάλωση ενέργειας αποτελεί βασικό παράγοντα για εφαρμογές με μπαταρία. Επιλέξτε έναν αισθητήρα με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας για να επεκτείνετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και να ελαχιστοποιήσετε τη χρήση ενέργειας.

   
   

Κοινές εφαρμογές

Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες και εφαρμογές, όπως:

1. Ρομποτική: Ανίχνευση και αποφυγή εμποδίων, μέτρηση απόστασης και πλοήγηση.

2. Συστήματα αυτοκινήτων: βοήθεια στάθμευσης, ανίχνευση τυφλών σημείων και αποφυγή σύγκρουσης.

3. Βιομηχανικός αυτοματισμός: Έλεγχος επιπέδου, ανίχνευση αντικειμένων και χειρισμός υλικών.

4. Συστήματα ασφαλείας: Ανίχνευση εισβολής, έλεγχος πρόσβασης και παρακολούθηση περιμετρικού.

5. Ιατρικές συσκευές: Παρακολούθηση επιπέδου υγρού και μέτρηση ρυθμού ροής.

Σύναψη

Η επιλογή του σωστού αισθητήρα υπερήχων είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχία του έργου σας. Λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες όπως το εύρος ανίχνευσης, την ακρίβεια, την ανάλυση, τη γωνία δέσμης, τους περιβαλλοντικούς παράγοντες, τη συχνότητα, τον χρόνο απόκρισης, τον τύπο εξόδου, τις επιλογές τοποθέτησης και την κατανάλωση ενέργειας, μπορείτε να λάβετε τεκμηριωμένη απόφαση και να επιλέξετε τον καλύτερο αισθητήρα για την εφαρμογή σας.

Συχνές ερωτήσεις

1. Μπορούν οι υπερηχητικοί αισθητήρες να ανιχνεύσουν όλους τους τύπους υλικών; Οι υπερηχητικοί αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν τα περισσότερα υλικά, αλλά η απόδοσή τους μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τη σύνθεση του υλικού, την υφή της επιφάνειας και τη γεωμετρία. Σε γενικές γραμμές, οι σκληρές και επίπεδες επιφάνειες παρέχουν καλύτερες σκέψεις για υπερηχητικά κύματα.

   
   

2. Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία την απόδοση των υπερηχητικών αισθητήρων; Η θερμοκρασία επηρεάζει την ταχύτητα του ήχου στον αέρα, η οποία μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια των μετρήσεων απόστασης. Μερικοί αισθητήρες υπερήχων έρχονται με ενσωματωμένη αντιστάθμιση θερμοκρασίας για να διατηρήσουν την ακρίβεια σε διάφορες θερμοκρασίες.

   
   

3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αισθητήρων υπερήχων και αισθητήρων υπέρυθρων για μέτρηση απόστασης; Οι υπερηχητικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα για να μετρήσουν την απόσταση, ενώ οι υπέρυθροι αισθητήρες βασίζονται σε φωτεινά κύματα. Οι υπερηχητικοί αισθητήρες είναι γενικά πιο ακριβείς και λιγότερο επηρεασμένοι από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως το φως του περιβάλλοντος ή το χρώμα, ενώ οι αισθητήρες υπέρυθρων μπορεί να έχουν ταχύτερους χρόνους απόκρισης.

   
   

4. Οι αισθητήρες υπερήχων είναι κατάλληλοι για υπαίθριες εφαρμογές; Οι αισθητήρες υπερήχων μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εξωτερικούς χώρους, αλλά η απόδοσή τους μπορεί να επηρεαστεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και η πίεση του αέρα. Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας που επιλέγετε έχει βαθμολογηθεί για υπαίθρια χρήση και μπορεί να αντέξει τις συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες της εφαρμογής σας.

   
   

5. Οι αισθητήρες υπερήχων απαιτούν μια οπτική επαφή με την ανίχνευση αντικειμένων; Ναι, οι αισθητήρες υπερήχων απαιτούν μια σαφή οπτική επαφή για να ανιχνεύσουν αντικείμενα, καθώς τα ηχητικά κύματα πρέπει να ταξιδεύουν απευθείας στο αντικείμενο και πίσω στον αισθητήρα. Τα εμπόδια μεταξύ του αισθητήρα και του αντικειμένου μπορούν να προκαλέσουν ανακριβείς αναγνώσεις ή ψευδείς ανιχνεύσεις.

Η αρχή και η δομή των σύγχρονων αισθητήρων υπερήχων ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό. Πώς να επιλέξετε έναν αισθητήρα λογικά σύμφωνα με τον συγκεκριμένο σκοπό μέτρησης, το αντικείμενο μέτρησης και το περιβάλλον μέτρησης είναι το πρώτο πρόβλημα που πρέπει να επιλυθεί κατά την εκτέλεση ενός ορισμένου όγκου μέτρησης. Αφού προσδιοριστεί ο αισθητήρας υπερήχων, μπορεί να προσδιοριστεί η μέθοδος μέτρησης αντιστοίχισης και ο εξοπλισμός μέτρησης. Η επιτυχία ή η αποτυχία των αποτελεσμάτων μέτρησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το αν η επιλογή των αισθητήρων υπερήχων είναι λογική. Αυτό το άρθρο εισάγει κυρίως αρκετές παραμέτρους που γενικά παρατηρούνται κατά την επιλογή ενός αισθητήρα υπερήχων, μόνο για αναφορά.

1) Προσδιορίστε τον τύπο του υπερηχητικού αισθητήρα (εφεξής ο αισθητήρας θα αντικαταστήσει τον αισθητήρα υπερήχων) σύμφωνα με το αντικείμενο μέτρησης και το περιβάλλον μέτρησης

   Για να πραγματοποιήσουμε μια συγκεκριμένη εργασία μέτρησης, πρέπει πρώτα να εξετάσουμε ποια αρχή χρησιμοποιείται για την επίλυση αυτού του προβλήματος, το οποίο πρέπει να καθοριστεί μετά την ανάλυση πολλών παραγόντων. Επειδή, ακόμη και όταν μέτρηση της ίδιας φυσικής ποσότητας, υπάρχουν πολλές αρχές των αισθητήρων για να διαλέξετε, ποια αρχή του αισθητήρα είναι πιο κατάλληλη, πρέπει να εξετάσετε τα ακόλουθα συγκεκριμένα ζητήματα ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των μετρούμενων και των συνθηκών χρήσης του αισθητήρα: το μέγεθος του εύρους. Τις απαιτήσεις της μέτρησης της θέσης στον όγκο του αισθητήρα. αν η μέθοδος μέτρησης είναι επαφή ή μη επαφή. τη μέθοδο εκχύλισης σήματος, ενσύρματη ή μη επαφή μέτρηση. Η πηγή του αισθητήρα, είτε είναι εγχώρια είτε εισαγόμενη, αν η τιμή μπορεί να φέρει ή να αναπτυχθεί από μόνη της. Αφού εξετάσετε τα παραπάνω προβλήματα, μπορείτε να καθορίσετε τον τύπο του αισθητήρα να επιλέξετε και στη συνέχεια να εξετάσετε τους συγκεκριμένους δείκτες απόδοσης του αισθητήρα.

2) Επιλογή ευαισθησίας του αισθητήρα υπερήχων

   Γενικά, στο γραμμικό εύρος του αισθητήρα, τόσο υψηλότερη είναι η ευαισθησία του αισθητήρα, τόσο το καλύτερο. Επειδή μόνο όταν η ευαισθησία είναι υψηλή, η τιμή του σήματος εξόδου που αντιστοιχεί στη μετρούμενη αλλαγή είναι σχετικά μεγάλη, η οποία συμβάλλει στη σήμανση της επεξεργασίας. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η ευαισθησία του αισθητήρα είναι υψηλή και ο εξωτερικός θόρυβος που δεν σχετίζεται με τη μέτρηση είναι επίσης εύκολα αναμειγνύεται και θα ενισχυθεί επίσης από το σύστημα ενίσχυσης, το οποίο επηρεάζει την ακρίβεια μέτρησης. Ως εκ τούτου, απαιτείται ο ίδιος ο αισθητήρας να έχει υψηλό λόγο σήματος προς θόρυβο για να ελαχιστοποιήσει τα σήματα παρεμβολών που εισάγονται από το εξωτερικό. Η ευαισθησία του αισθητήρα είναι κατευθυντική. Όταν η μετρούμενη τιμή είναι ένας ενιαίος φορέας και η κατεύθυνση είναι υψηλή, θα πρέπει να επιλέξετε έναν αισθητήρα με χαμηλή ευαισθησία σε άλλες κατευθύνσεις. Εάν η μετρούμενη τιμή είναι ένας πολυδιάστατος φορέας, όσο μικρότερη είναι η διασταυρούμενη ευαισθησία του αισθητήρα, τόσο το καλύτερο.

3) Χαρακτηριστικά απόκρισης συχνότητας των υπερηχητικών αισθητήρων που κυμαίνονται

   Η χαρακτηριστική απόκριση συχνότητας του αισθητήρα καθορίζει την περιοχή συχνοτήτων να μετρηθεί. Πρέπει να διατηρεί τις ανεπίσημες συνθήκες μέτρησης εντός του επιτρεπόμενου εύρους συχνοτήτων. Στην πραγματικότητα, η απόκριση του αισθητήρα έχει πάντα μια ορισμένη καθυστέρηση. Όσο μικρότερος είναι ο χρόνος καθυστέρησης, τόσο το καλύτερο. Η απόκριση συχνότητας του αισθητήρα είναι υψηλή και η περιοχή συχνοτήτων του μετρήσιμου σήματος είναι ευρεία. Ωστόσο, λόγω της επίδρασης των δομικών χαρακτηριστικών, η αδράνεια του μηχανικού συστήματος είναι μεγάλη. Η συχνότητα του μετρήσιμου σήματος του αισθητήρα με χαμηλή συχνότητα είναι χαμηλή. Στη δυναμική μέτρηση, τα χαρακτηριστικά απόκρισης θα πρέπει να βασίζονται στα χαρακτηριστικά του σήματος (σταθερή κατάσταση, παροδική, τυχαία κλπ.), Έτσι ώστε να αποφευχθούν υπερβολικά σφάλματα πυρκαγιάς

4) Το γραμμικό εύρος αισθητήρα υπερήχων

   Το γραμμικό εύρος του αισθητήρα αναφέρεται στο εύρος στην οποία η έξοδος είναι ανάλογη προς την είσοδο. Θεωρητικά, σε αυτό το εύρος, η ευαισθησία παραμένει σταθερή. Όσο ευρύτερο είναι το γραμμικό εύρος του αισθητήρα, τόσο μεγαλύτερο είναι το εύρος, και μπορεί να εξασφαλίσει ορισμένες ακρίβεια μέτρησης. Κατά την επιλογή ενός αισθητήρα, όταν προσδιορίζεται ο τύπος του αισθητήρα, είναι πρώτα απαραίτητο να διαπιστωθεί αν η εμβέλεια του πληροί τις απαιτήσεις. Αλλά στην πραγματικότητα, κανένας αισθητήρας δεν μπορεί να εγγυηθεί την απόλυτη γραμμικότητα και η γραμμικότητα του είναι επίσης σχετική. Όταν η απαιτούμενη ακρίβεια μέτρησης είναι σχετικά χαμηλή, μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος, ο αισθητήρας με μικρό μη γραμμικό σφάλμα μπορεί να θεωρηθεί γραμμικό, το οποίο θα φέρει μεγάλη ευκολία στη μέτρηση.

5) Σταθερότητα του αισθητήρα υπερήχων

   Μετά από έναν αισθητήρα χρησιμοποιείται για μια χρονική περίοδο, η ικανότητά του να διατηρεί την απόδοσή του αμετάβλητη ονομάζεται σταθερότητα. Εκτός από τη δομή του ίδιου του αισθητήρα, οι παράγοντες που επηρεάζουν τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του αισθητήρα είναι κυρίως το περιβάλλον χρήσης του αισθητήρα (το περιβάλλον χρήσης είναι ένας πολύ σημαντικός σύνδεσμος. Επομένως, για να γίνει ο αισθητήρας να έχει καλή σταθερότητα, ο αισθητήρας πρέπει να έχει ισχυρή ικανότητα να προσαρμοστεί στο περιβάλλον. Πριν από την επιλογή ενός αισθητήρα, πρέπει να διερευνηθεί το περιβάλλον στο οποίο χρησιμοποιείται και ο κατάλληλος αισθητήρας θα πρέπει να επιλεγεί σύμφωνα με το συγκεκριμένο περιβάλλον χρήσης ή θα πρέπει να ληφθούν κατάλληλα μέτρα για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Υπάρχουν ποσοτικοί δείκτες για τη σταθερότητα του αισθητήρα. Μετά την υπέρβαση της περιόδου χρήσης, η βαθμονόμηση θα πρέπει να επανακατασταθεί πριν από τη χρήση για να προσδιοριστεί εάν η απόδοση του αισθητήρα έχει αλλάξει. Σε ορισμένες περιπτώσεις όπου ο αισθητήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα και δεν μπορεί εύκολα να αντικατασταθεί ή να βαθμονομηθεί, η σταθερότητα του επιλεγμένου αισθητήρα είναι πιο αυστηρή και πρέπει να είναι σε θέση να αντέξει τη δοκιμή για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Προσδιορισμός

6) Η ακρίβεια του αισθητήρα υπερήχων

   Η ακρίβεια είναι ένας σημαντικός δείκτης απόδοσης του αισθητήρα, είναι ένας σημαντικός σύνδεσμος που σχετίζεται με την ακρίβεια μέτρησης ολόκληρου του συστήματος μέτρησης. Όσο υψηλότερη είναι η ακρίβεια του αισθητήρα, τόσο πιο ακριβό είναι. Επομένως, όσο η ακρίβεια του αισθητήρα ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις ακρίβειας του συνόλου του συστήματος μέτρησης, δεν χρειάζεται να επιλεγεί πολύ υψηλές. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατόν να επιλέξετε έναν φθηνότερο και απλούστερο αισθητήρα μεταξύ πολλών αισθητήρων που πληρούν τον ίδιο σκοπό μέτρησης. Εάν ο σκοπός μέτρησης είναι ποιοτική ανάλυση, χρησιμοποιήστε έναν αισθητήρα με υψηλή επανάληψη ακρίβειας. Δεν είναι σκόπιμο να χρησιμοποιείτε έναν αισθητήρα με υψηλή ακρίβεια απόλυτης τιμής. Εάν πρόκειται για ποσοτική ανάλυση, πρέπει να ληφθούν ακριβείς τιμές μέτρησης και ένας αισθητήρας με επίπεδο ακρίβειας που να πληροί τις απαιτήσεις πρέπει να επιλεγούν.