El principio de la ultrasónica de rango

El alcance ultrasónico es una tecnología que utiliza ondas de sonido para determinar la distancia entre dos objetos. Se ha convertido en una herramienta esencial en diversas industrias, incluidas las automotrices, la atención médica y la robótica. El propósito de este artículo es proporcionar una explicación completa del principio de rango ultrasónico y sus aplicaciones.

¿Qué es el rango ultrasónico?

El alcance ultrasónico es una técnica que utiliza ondas de sonido de alta frecuencia para determinar la distancia entre dos objetos. Funciona transmitiendo una onda ultrasónica desde un transductor y midiendo el tiempo que tarda la onda en recuperarse después de golpear un objeto. El tiempo que tarda la onda en regresar se usa para calcular la distancia entre el transductor y el objeto. Existen varios tipos de sensores ultrasónicos, incluidos sensores de transductor único y sensores de transductor dual.

Principio de trabajo de rango ultrasónico

El principio de alcance ultrasónico se basa en la física de las ondas sonoras. Cuando se transmite una onda ultrasónica desde un transductor, viaja a través del aire y alcanza un objeto. La onda luego rebota en el transductor, y se mide el tiempo que tarda la onda en regresar. Este tiempo se usa para calcular la distancia entre el transductor y el objeto.

El transductor juega un papel importante en el alcance ultrasónico. Es responsable de transmitir y recibir la onda ultrasónica. El transductor convierte las señales eléctricas en vibraciones mecánicas, que luego se transmiten como ondas ultrasónicas. Cuando la onda golpea un objeto y rebota, el transductor recibe la onda y la convierte en una señal eléctrica.

Ventajas y limitaciones del rango ultrasónico

El rango ultrasónico tiene varias ventajas sobre otras tecnologías de rango. Es sin contacto, lo que significa que se puede usar para medir la distancia entre los objetos sin tocarlos físicamente. También es preciso, proporcionando mediciones precisas incluso a largas distancias.

Sin embargo, el rango ultrasónico también tiene algunas limitaciones. Se ve afectado por factores ambientales como la temperatura, la presión del aire y la humedad. Tampoco puede penetrar objetos sólidos, lo que significa que no puede medir la distancia a un objeto que está detrás de otro objeto. Esto puede limitar su utilidad en ciertas aplicaciones.

En comparación con otras tecnologías de alcance, como el rango láser y el rango infrarrojo, el rango ultrasónico es relativamente económico y fácil de implementar. Esto lo convierte en una opción popular para una amplia gama de aplicaciones.

Aplicaciones de rango ultrasónico

El rango ultrasónico se utiliza en una variedad de industrias, incluidos automotriz, atención médica y robótica. En la industria automotriz, el alcance ultrasónico se utiliza para la medición de la distancia y la detección de obstáculos en los vehículos. Esto permite que los vehículos eviten colisiones y estacionen de manera segura.

En la industria de la salud, el rango ultrasónico se usa para imágenes no invasivas y medir la distancia entre los órganos internos. Esto permite a los profesionales médicos diagnosticar y tratar a los pacientes sin la necesidad de procedimientos invasivos.

En el campo de la robótica, el rango ultrasónico se usa para la navegación y la evitación de obstáculos. Los robots equipados con sensores ultrasónicos pueden navegar entornos complejos y evitar obstáculos, haciéndolos más efectivos y eficientes.

El futuro del rango ultrasónico

El campo del rango ultrasónico está evolucionando rápidamente, con nuevos avances realizados todo el tiempo. En el futuro, es probable que el rango ultrasónico se integre en aún más industrias y aplicaciones.

Una posible aplicación futura de rango ultrasónico es en el campo de los vehículos autónomos. Los vehículos autónomos requerirán sistemas de medición de distancia altamente precisos y confiables para navegar de manera segura. El rango ultrasónico podría desempeñar un papel crucial en esto, proporcionando las mediciones de distancia necesarias para permitir que los vehículos autónomos funcionen de manera segura.

Otra aplicación potencial de rango ultrasónico está en el campo de la automatización industrial. Con la creciente demanda de sistemas de automatización eficientes y rentables, el rango ultrasónico podría desempeñar un papel clave para proporcionar mediciones precisas y confiables para los robots industriales.

Conclusión

En conclusión, el rango ultrasónico es una tecnología que utiliza ondas de sonido de alta frecuencia para determinar la distancia entre dos objetos. Se ha convertido en una herramienta esencial en diversas industrias, incluidas las automotrices, la atención médica y la robótica. El principio de alcance ultrasónico se basa en la física de las ondas de sonido y es posible mediante el uso de transductores ultrasónicos. Si bien el rango ultrasónico tiene algunas limitaciones, también tiene varias ventajas, por lo que es una opción popular para una amplia gama de aplicaciones. El futuro del rango ultrasónico se ve brillante, con nuevos avances y aplicaciones potenciales en el horizonte.

La frecuencia de onda de sonido que los oídos humanos pueden escuchar es de 20Hz ～ 20kHz. Cuando la frecuencia es superior a 20 kHz, el oído humano no puede escucharla. Por lo tanto, llamamos la onda de sonido con una frecuencia superior a 20 kHz 'ultrasónica '.

El ultrasonido tiene una fuerte directividad y viaja una larga distancia en el aire. Se reflejará al encontrar obstáculos. Por lo tanto, las personas a menudo usan ondas ultrasónicas para la medición de la distancia.

El método más común de medición de distancia ultrasónica es el método de detección de eco. El transmisor ultrasónico emite ondas ultrasónicas en cierta dirección. Al mismo tiempo que la emisión, el temporizador comienza a cronometrar. El receptor ultrasónico deja de tiempo inmediatamente cuando recibe las ondas ultrasónicas reflejadas. La velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el aire es de 340 m/s. Según el tiempo registrado por el temporizador, se puede calcular la distancia desde el punto de emisión hasta la superficie del obstáculo.

Los principales indicadores de rendimiento de los sensores ultrasónicos incluyen:

(1) frecuencia de trabajo. La frecuencia de trabajo es la frecuencia resonante del chip piezoeléctrico. Cuando la frecuencia del voltaje de CA aplicado a sus dos extremos es igual a la frecuencia resonante del chip, la energía de salida es la más grande y la sensibilidad también es la más alta.

(2) Temperatura de trabajo. Dado que el punto de distancia del material piezoeléctrico es generalmente relativamente alto, especialmente la sonda ultrasónica para el diagnóstico utiliza una potencia pequeña, por lo que la temperatura de trabajo es relativamente baja y puede funcionar durante mucho tiempo sin falla. La temperatura de la sonda ultrasónica utilizada en el tratamiento médico es relativamente alta, y se requiere un dispositivo de enfriamiento separado.

(3) Sensibilidad. Depende principalmente del chip de fabricación en sí, el coeficiente de acoplamiento electromecánico es grande y la sensibilidad es alta.

Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, no es difícil para nosotros encontrar la aplicación de sensores ultrasónicos. Por ejemplo, el radar de inversión utiliza ondas ultrasónicas para medir la distancia, a fin de realizar la función del estacionamiento y la evitación de obstáculos. El ingeniero de Manorshi recomienda tres sensores ultrasónicos MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR y MSW-A1840H12TR. Tienen buena estabilidad, alta sensibilidad y alta precisión, y han sido bien recibidas por el mercado.