Katselukerrat: 585 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2020-05-21 Alkuperä: Sivusto
Ultraäänianturit ovat kosketuksettomia antureita, jotka käyttävät korkeataajuisia ääniaaltoja kohteiden havaitsemiseen, etäisyyden mittaamiseen, nestetason valvontaan ja materiaalin sijainnin tunnistamiseen. Niitä käytetään laajalti valmistuksessa, voimajärjestelmissä, metallurgiassa, rakennusmateriaaleissa, kemikaaleissa, elintarviketeollisuudessa, autoissa, varastoinnissa, laivoissa, tekstiileissä, kuljetuksissa, robotiikassa, nestetason valvonnassa, avoimen kanavan virtauksen havaitsemisessa ja teollisuusautomaatiossa.
Ultraääniantureiden tärkeimmät edut ovat korkea mittaustarkkuus, vakaa toiminta, kosketukseton tunnistus, vahva suuntaavuus ja kyky työskennellä monien nestemäisten ja kiinteiden materiaalien kanssa. Ultraääniantureilla on kuitenkin myös rajoituksia, kuten kiinteä taajuusalue, suhteellisen korkea käyttöjännite, sokeat alueet, rajoitettu kantama ja herkkyys lämpötilalle, pehmeille materiaaleille, ilmavirralle ja asennusolosuhteille.
Ultraäänianturi toimii lähettämällä ultraääniaaltoja ja vastaanottamalla heijastuneen kaiun. Anturi lähettää korkeataajuisen äänipulssin kohdetta kohti. Kun ääniaalto saavuttaa kohteen pinnan, osa aallosta heijastuu takaisin vastaanottimeen. Sen jälkeen anturi laskee etäisyyden tai sijainnin lähetyksen ja vastaanoton välisen ajan perusteella.
Ultraäänianturi perustuu yleensä pietsosähköisiin keraamisiin elementteihin. Nämä pietsosähköiset elementit voivat muuntaa sähköenergian mekaaniseksi värähtelyksi ultraääniaaltojen välittämiseksi, ja ne voivat myös muuntaa vastaanotetun värähtelyn takaisin sähköisiksi signaaleiksi.
Kun syötetty pulssisignaali vastaa pietsosähköisen elementin luonnollista resonanssitaajuutta, elementti värähtelee voimakkaasti ja tuottaa ultraääniaaltoja. Kun heijastuneet aallot palaavat anturiin, pietsosähköinen elementti vastaanottaa värähtelyn ja muuntaa sen sähköiseksi signaaliksi analysointia varten.
| Etu | , miksi sillä on merkitystä |
|---|---|
| Kosketukseton mittaus | Anturi voi havaita esineitä koskematta niihin, mikä on hyödyllistä herkille, liikkuville, kuumille tai syövyttäville materiaaleille. |
| Toimii useiden materiaalien kanssa | Ultraäänianturit voivat mitata monia nesteitä ja kiinteitä aineita, mukaan lukien läpinäkymättömät materiaalit, jotka ovat vaikeita optisille antureille. |
| Ei vaikuta väriin tai läpinäkyvyyteen | Koska tunnistus perustuu äänen heijastukseen, kohdevärillä ja läpinäkyvyydellä on yleensä vain vähän vaikutusta mittaukseen. |
| Hyvä suuntaus | Ultraääniaalloilla on lyhyet aallonpituudet ja voimakas suuntaus, joten ne soveltuvat etäisyyden ja tason mittaukseen. |
| Voi työskennellä pimeässä ympäristössä | Toisin kuin optiset anturit, ultraäänianturit eivät ole riippuvaisia näkyvästä valosta. |
| Hyödyllinen pölyssä, savussa tai sumussa | Monet ultraäänianturit voivat toimia paremmin kuin optiset anturit pölyisissä, savuisissa tai hämärässä ympäristössä. |
| Haittavaikutus | sovellukseen |
|---|---|
| Kiinteä taajuusalue | 40 kHz:n anturi toimii yleensä vain suunnitellun taajuusalueen lähellä, kuten noin 38-42 kHz. |
| Korkeampi ajojännite | Jotkut ultraäänianturit vaativat korkean huipusta huippuun -jännitteen, joten pienjännitepiirit saattavat tarvita tehostuspiirin tai muuntajan. |
| Lämpötilan vaikutus | Äänen nopeus muuttuu ilman lämpötilan mukaan, mikä voi vaikuttaa etäisyyden mittaustarkkuuteen. |
| Pehmeät materiaalit imevät ääntä | Vaahto, kangas ja muut pehmeät pinnat voivat absorboida ultraääniaaltoja ja heikentää kaiun voimakkuutta. |
| Sokea alue | Liian lähellä anturia olevat esineet voivat olla vähimmäistunnistusetäisyyden sisällä, eikä niitä voida mitata tarkasti. |
| Rajoitettu valikoima | Ultraääniaallot vaimenevat etäisyyden myötä, joten anturin kantamaa rajoittavat taajuus, teho, kohdepinta ja ympäristö. |
Ultraääniaalloilla on korkea taajuus, lyhyt aallonpituus, pieni diffraktio, vahva suuntaavuus ja hyvä tunkeutuminen moniin nesteisiin ja kiinteisiin aineisiin. Kun ultraääniaallot kohtaavat epäpuhtauden, rajan tai materiaalin rajapinnan, ne tuottavat heijastuneita kaikuja, jotka voidaan havaita ja analysoida.
Ultraäänianturit voivat myös tukea Doppler-pohjaista liikkuvien kohteiden havaitsemista. Tämä tekee ultraäänitekniikasta hyödyllisen etäisyysmittauksessa, nestetason mittauksessa, esineiden havaitsemisessa, virtauksen valvonnassa, vikojen havaitsemisessa, robotiikassa, pysäköintitutkinnassa, teollisuusautomaatiossa ja lääketieteellisissä laitteissa.
Pienitehoisia ultraääniantureita käytetään usein havaitsemiseen ja mittaamiseen. Aaltotyypistä ja rakenteesta riippuen ultraäänianturit voivat sisältää suorat anturit pitkittäisaaltoja varten, vinot anturit poikkiaaltoille, pinta-aaltoanturit, Lamb-aaltoanturit ja kaksoisanturit, joissa yksi elementti lähettää ja toinen vastaanottaa.
Teollisuus- ja kuluttajasovelluksiin yleisiä tuotteita ovat avoimen tyyppiset ultraäänianturit, vedenpitävät ultraäänianturit, korkeataajuiset ultraäänianturit, pysäköintianturit ja tasoanturit. Oikea valinta riippuu alueesta, taajuudesta, kotelosta, vedenpitävyydestä, kohdemateriaalista ja asennusympäristöstä.
Ultraäänianturin tarkkuus riippuu taajuudesta, herkkyydestä, käyttöjännitteestä, kohdepinnasta, ilman lämpötilasta, kosteudesta, ilmavirrasta, asennuskulmasta ja kaikusignaalin käsittelystä. Lämpötilakompensoidulla anturilla voidaan vähentää äänen nopeuden muutoksista aiheutuvaa virhettä.
Herkkyys riippuu pääasiassa pietsosähköisestä elementistä. Suurempi sähkömekaaninen kytkentäkerroin tarkoittaa yleensä suurempaa herkkyyttä. Suurempi herkkyys auttaa anturia vastaanottamaan heikompia kaikuja, mutta lopullinen suorituskyky riippuu silti koko piirisuunnittelusta ja sovellusympäristöstä.
Ultraääniantureita käytetään teollisissa mittauksissa, maataloudessa, kevyessä teollisuudessa, lääketieteellisissä laitteissa, pysäköintijärjestelmissä, robotiikassa, turvajärjestelmissä, tasonvalvonnassa, esineiden havaitsemisessa ja ainetta rikkomattomassa testauksessa. Ne voivat havaita ääniä ja kaikuja, joita ihmiskorvat eivät kuule, ja muuntaa tiedot hyödylliseksi etäisyys-, sijainti- tai materiaalitiedoksi.
Käytännön sovelluksissa ultraäänietäisyyttä voidaan käyttää esteiden välttämiseen, säiliön pinnankorkeuden mittaamiseen, avoimen kanavan virtauksen havaitsemiseen, ajoneuvon peruutusapuun, robotin navigointiin, materiaalin paikannukseen ja metalli- tai kiinteiden rakenteiden vikojen havaitsemiseen.
Kun valitset ultraäänianturia, varmista ensin tunnistusetäisyys, sokea vyöhyke, kohdemateriaali, vaadittu tarkkuus, toimintataajuus, ajojännite, säteen kulma, vasteaika, vesitiiviysvaatimus ja käyttölämpötila-alue.
Ulkona tai märässä ympäristössä suositellaan yleensä vedenpitävää ultraäänianturia. Tarkkaa lyhyen kantaman havaitsemista varten korkeataajuinen anturi voi tarjota paremman resoluution. Pitkän kantaman havaitsemiseen pienempi taajuus ja voimakkaampi lähetysteho voivat olla sopivampia.
Ennen massatuotantoa testaa anturi todellisessa asennusasennossa ja -ympäristössä. Asennuskulma, kotelon aukko, kohteen muoto, lähellä olevat esteet, lämpötilan vaihtelut ja sähköinen melu voivat kaikki vaikuttaa todelliseen suorituskykyyn.
Ultraäänianturit tarjoavat tarkan, vakaan ja kosketuksettoman mittauksen monille nestemäisille ja kiinteille materiaaleille. Ne ovat erityisen hyödyllisiä, kun optiseen ilmaisuun vaikuttaa väri, läpinäkyvyys, pimeys, pöly, savu tai pintaheijastus.
Samaan aikaan ultraäänianturit eivät sovellu kaikkiin tilanteisiin. Insinöörien tulee ottaa huomioon taajuus, jännite, herkkyys, lämpötilan kompensointi, sokea alue, kantama, kohdemateriaali ja asennusolosuhteet ennen anturin valintaa.
Ultraäänianturi mittaa etäisyyttä lähettämällä korkeataajuisen äänipulssin ja vastaanottamalla heijastuneen kaiun. Etäisyys lasketaan ajasta, joka kuluu ääniaallon kulkemiseen kohteeseen ja paluuseen.
Ultraäänianturit voivat olla erittäin tarkkoja sopivissa olosuhteissa, erityisesti kosketuksettomassa etäisyyden ja tason mittauksessa. Tarkkuus riippuu lämpötilasta, kosteudesta, kohdepinnasta, anturin taajuudesta, asennuskulmasta ja signaalinkäsittelystä.
Lämpötila muuttaa äänen nopeutta ilmassa. Lämpötilan muuttuessa mitattu etäisyys voi muuttua, ellei anturi käytä lämpötilakompensointia tai järjestelmä korjaa lukemaa.
Valitse avoimen tyyppinen ultraäänianturi puhtaaseen sisäympäristöön ja kompakteihin laitteisiin. Valitse vedenpitävä ultraäänianturi ulkokäyttöön, kosteaan, pölyiseen tai roiskeherkkään ympäristöön.
Käytä oikeaa taajuutta, pidä anturi kohdakkain kohteen kanssa, vältä lähellä olevia esteitä, varmista vakaa ajojännite, käytä lämpötilan kompensointia ja testaa anturi lopullisessa asennusympäristössä.
