Katselukerrat: 87 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2020-04-14 Alkuperä: Sivusto
Ultraäänietäisyysanturi . on kosketukseton mittauslaite, joka mittaa anturin ja kohteen välistä etäisyyttä lähettämällä ultraäänipulsseja ja mittaamalla, kuinka kauan heijastuneen kaiun palautuminen kestää
Ultraääniaaltojen taajuudet ylittävät normaalin ihmisen kuuloalueen, noin 20 kHz. Ilmakytketyt etäisyysanturit toimivat yleensä noin 40 kHz, vaikka muita taajuuksia käytetään vaaditun mittausalueen, resoluution, anturin koon, sädekuvion ja ympäristöolosuhteiden mukaan.
Toisin kuin optiset etäisyysanturit, ultraäänianturi ei ole ensisijaisesti riippuvainen kohteen väristä tai näkyvän valon heijastavuudesta. Siksi se pystyy havaitsemaan monia läpinäkyviä, läpikuultavia, tummia tai kiiltäviä kohteita, edellyttäen, että kohde tuottaa riittävän voimakkaan akustisen kaiun vastaanotinta kohti.
Pikavastaus: Ultraäänietäisyysanturi lähettää korkeataajuisen äänipulssin kohti kohdetta, vastaanottaa heijastuneen kaiun ja laskee etäisyyden edestakaisen matka-ajasta. Peruskaava on etäisyys = äänen nopeus × kaikuaika ÷ 2.
Ultraäänimittaustekniikkaa käytetään laajalti robottien esteen havaitsemisessa, autojen pysäköintiavustuksessa, nestetason mittauksessa, automaattiovissa, teollisuusautomaatiossa, turvajärjestelmissä, materiaalinkäsittelyssä ja esineiden havaitsemisessa.
Manorshin tarvikkeita ultraäänianturit ja -muuntimet etäisyyden mittaamiseen, kohteen havaitsemiseen, pysäköintijärjestelmiin, tasontunnistukseen ja räätälöityihin elektronisiin sovelluksiin.
Useimmat ultraäänietäisyysanturit käyttävät lentoaikaperiaatetta , jota kutsutaan myös kaikuvälitysaikamenetelmäksi. Järjestelmä mittaa aikaa ultraäänipulssin lähettämisen ja sen heijastuneen kaiun vastaanottamisen välillä.
Ohjauspiiri tuottaa lyhyen sähköpurskeen ultraäänianturin nimellistaajuudella tai sen lähellä.
Lähettävä anturi muuntaa sähköisen signaalin mekaaniseksi ultraäänivärähtelyksi.
Ultraäänipulssi kulkee ilman läpi kohti kohdetta.
Osa äänienergiasta heijastuu kohteen pinnalta.
Vastaanotin muuntaa palautetun akustisen kaiun pieneksi sähköiseksi signaaliksi.
Signaalinkäsittelypiiri vahvistaa, suodattaa ja havaitsee kaiun.
Mikro-ohjain tai ajastuspiiri mittaa edestakaisen matka-ajan ja muuntaa sen matkaksi.
Etäisyys = (kaiun aika × äänen nopeus) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d on yksisuuntainen etäisyys anturin ja kohteen välillä.
t on mitattu paluuaika lähetyksestä kaikuvastaanottoon.
c on äänen nopeus mittausvälineessä.
Tulos jaetaan kahdella, koska ääni kulkee anturista kohteeseen ja sitten takaisin anturiin.
Noin 20°C:ssa äänen nopeus kuivassa ilmassa on noin 343 m/s. Jos mitattu kaikuaika on 5,83 millisekuntia, laskettu etäisyys on:
Etäisyys = 0,00583 sekuntia × 343 m/s ÷ 2
Etäisyys ≈ 1 metri
Tämä esimerkki olettaa vakaan ilman lämpötilan ja selvästi havaittavan kaiun. Todelliset järjestelmät voivat myös soveltaa lämpötilakompensointia, signaalisuodatusta, kynnyksen havaitsemista, kalibrointia ja usean näytteen keskiarvoistamista.
Monien ultraäänimittausanturien ydin on pietsosähköinen keraaminen elementti, joka on kiinnitetty metallikalvoon tai resonoivaan levyyn. Kokoonpano voi sisältää myös resonaattorin, akustisen kotelon, liittimet, vaimennusmateriaalin, suojaverkon ja ympäristötiivistyskomponentit.
Kun pietsosähköiseen keramiikkaan syötetään vaihtojännite, materiaali laajenee ja supistuu. Tämä mekaaninen muodonmuutos saa kalvon värähtelemään ja säteilemään ultraääniaaltoja ilmaan.
Käänteinen pietsosähköinen prosessi tapahtuu vastaanoton aikana. Palautuvat ultraäänipaineaallot värähtelevät kalvoa ja pietsosähköistä elementtiä muodostaen pienen sähköisen signaalin, jota vastaanottopiiri voi vahvistaa ja käsitellä.
Suppilon tai sarven muotoinen resonaattori voi parantaa akustisen energian siirtoa pietsosähköisen elementin ja ympäröivän ilman välillä. Sen geometria vaikuttaa myös herkkyyteen, resonanssitaajuuteen ja sädekuvioon.
Tärkeä ero: Ilmakytketty ultraäänietäisyys mittaa normaalisti kohdepinnasta heijastuneita kaikuja. Sitä ei pidä sekoittaa lääketieteellisiin kuvantamis- tai ultraäänitestausjärjestelmiin, jotka on suunniteltu siirtämään ääntä nesteiden tai kiinteiden aineiden läpi.
Ultraäänietäisyysmittausjärjestelmä voi käyttää erillistä lähetintä ja vastaanotinta tai yhtä lähetin-vastaanotinta, joka vuorottelee lähettää ja vastaanottaa.
| Kokoonpanon | työskentelymenetelmä | Tyypilliset edut | Suunnittelunäkökohdat |
|---|---|---|---|
| Erillinen lähetin ja vastaanotin | Yksi anturi lähettää jatkuvasti tai ajoittain, kun taas toinen muunnin vastaanottaa kaikuja. | Erilliset lähetys- ja vastaanottoreitit, joustava piirisuunnittelu, eikä yhtä elementtiä tarvitse vaihtaa tilojen välillä. | Antureiden etäisyyttä, kohdistusta, akustista kytkentää ja suoraa lähettimen ja vastaanottimen ylikuulumista on valvottava. |
| Yksi ultraäänilähetin-vastaanotin | Yksi elementti lähettää pulssin ja vaihtaa sitten vastaanottotilaan. | Kompakti mekaaninen rakenne ja helpompi kohdistus lähetys- ja vastaanottoakselin välillä. | Järjestelmän on odotettava mekaanisen soittoäänen vaimentumista ennen kuin se havaitsee lähikaiut. |
| Läpivientipari | Lähetin ja vastaanotin ovat vastakkain, ja järjestelmä havaitsee, kun esine katkaisee äänipolun. | Nopea vaste ja luotettava läpinäkyvien kalvojen, pullojen ja nopeasti liikkuvien esineiden tunnistus. | Tämä kokoonpano havaitsee ensisijaisesti läsnäolon sen sijaan, että laskee heijastavan kohdeetäisyyden. |
Seuraava taulukko säilyttää esimerkin 40 kHz ultraäänilähettimen ja -vastaanottimen parametrit alkuperäiseltä sivulta. Näitä arvoja ei pidä pitää yleisinä eritelminä jokaiselle ultraäänianturille. Varmista aina lopullinen osanumero, testiolosuhteet ja tuotetiedot ennen käyttöpiirin suunnittelua tai tuotantokomponentin hyväksymistä.
| Specification | Esimerkkiarvo |
|---|---|
| Keskitaajuus | 40 ± 1,0 kHz |
| Lähettää äänenpainetason | 100 dB vähintään |
| Herkkyyden vastaanotto | -72 dB vähintään |
| Kaiun herkkyys | ≥230 mV |
| Soittoaika | 1,2 ms maksimi |
| Kapasitanssi 1 kHz | 2400 pF ±20 % |
| Suurin jatkuva käyttöjännite | 20 Vrms |
| Kokonaissäteen kulma | 47° tyypillinen -6 dB |
| Hajoamisaika | ≤1,2 ms |
| Käyttölämpötila | -30°C - +80°C |
| Varastointilämpötila | -30°C - +80°C |
Ultraäänimittausanturin rakenne ja mitat
40 kHz ultraäänilähetin- ja vastaanotinpari
Ultraäänietäisyysmittauksen suorituskyky riippuu muuntimesta, ohjauspiiristä, vastaanottopiiristä, signaalinkäsittelyalgoritmista, kohteesta ja asennusympäristöstä. Seuraavat parametrit tulisi arvioida yhdessä eikä erikseen.
Keskitaajuus on taajuus, jolla anturi on suunniteltu toimimaan tehokkaasti. Nimellistaajuuden 40 kHz ultraäänianturissa lähetyspiiri tuottaa normaalisti purskeen, joka on lähellä 40 kHz, kun taas vastaanotin suodatetaan samanlaisen taajuusalueen ympärille.
Liian kauas resonanssialueelta ajaminen voi heikentää lähetettyä akustista energiaa ja vastaanottoherkkyyttä. Komponenttien toleranssi, lämpötila, asennus ja kotelon rakenne voivat myös muuttaa tehokasta vastetta.
Lähettävä äänenpainetaso osoittaa ultraäänilähdön voimakkuuden tietyissä testiolosuhteissa. Korkeampi arvo voi tukea voimakkaampia kaikuja tai pidempiä tunnistusetäisyyksiä, mutta tulos riippuu käyttöjännitteestä, taajuudesta, aaltomuodosta, mittausetäisyydestä ja testiasenteesta.
Äänenpainearvoja tulee verrata vain, kun datalehdissä käytetään vastaavia mittausolosuhteita.
Vastaanottoherkkyys kuvaa kuinka tehokkaasti vastaanotin muuntaa tulevan ultraäänipaineen sähköiseksi signaaliksi. Suurempi herkkyys voi parantaa heikon kaiun havaitsemista, mutta koko järjestelmä riippuu myös vahvistimen kohinasta, suodattimen kaistanleveydestä, vahvistuksesta, kynnysasetuksista ja sähkömagneettisista häiriöistä.
Kaiun herkkyys edustaa vastaanotettua signaalia, joka on tuotettu määritellyn kohteen ja testijärjestelyn mukaisesti. Hyödyllisen etäisyysjärjestelmän on erotettava todellinen kaiku sähköisestä melusta, mekaanisesta tärinästä, suorasta akustisesta kytkennästä ja toissijaisista heijastuksista.
Automaattista vahvistuksen säätöä, kaistanpäästösuodatusta, verhokäyrän havaitsemista, korrelaatiokäsittelyä ja mukautuvia kynnysarvoja voidaan käyttää parantamaan kaiuntunnistusta.
Lähetyspurskeen päätyttyä anturi ja mekaaninen rakenne jatkavat värähtelyä hetken. Tätä jäännösvärähtelyä kutsutaan soittoääneksi tai soittoääneksi.
Tämän toipumisjakson aikana läheinen kohdekaiku voi olla piilossa paljon vahvemmalla jäännöslähetyssignaalilla. Vastaavaa pienintä mitattavaa etäisyyttä kutsutaan sokean alueen , kuolleeksi vyöhykkeeksi tai minimimittausetäisyydeksi.
Lyhyempi soittoaika tukee yleensä lyhyempiä vähimmäistunnistusetäisyyksiä, vaikka lopullinen sokea vyöhyke riippuu myös piirin palautumisesta, lähettimen jännitteestä, vaimennuksen kynnysasetuksista ja signaalinkäsittelymenetelmistä.
Ultraäänianturi ei tuota äärettömän kapeaa suoraa sädettä. Se säteilee akustista energiaa kolmiulotteisen äänikartion läpi, joka sisältää pääkeilan ja pienempiä sivukeiloja.
Leveämpi säde voi havaita esineitä suuremmalta alueelta, mutta se voi myös vastaanottaa ei-toivottuja heijastuksia lähellä olevilta seiniltä, kiinnikkeiltä, putkilta tai kotelon pinnoilta. Kapeampi säde tarjoaa paremman suuntaselektiivisyyden, mutta vaatii tarkempaa anturin kohdistusta.
Pietsosähköinen ultraäänimuunnin käyttäytyy suurelta osin kapasitiivisena sähköisenä kuormana. Sen kapasitanssi vaikuttaa ohjainvirtaan, impedanssin sovitukseen, kytkentähäviöihin ja resonanssipiirin suunnitteluun.
Syötetyn jännitteen tulee pysyä anturin nimellisissä jatkuvatoimisissa ja pulssikäyttörajoissa. Liiallinen käyttöjännite voi aiheuttaa ylikuumenemista, depolarisaatiota, mekaanisia vaurioita tai lyhentää käyttöikää.
Lämpötila vaikuttaa äänen nopeuteen, pietsosähköisiin ominaisuuksiin, resonanssiin, herkkyyteen, liimamateriaaleihin ja elektronisiin komponentteihin. Vahvista todellisen anturimallin sekä käyttölämpötila- että säilytyslämpötila-alue.
Lämpötila on yksi tärkeimmistä ympäristömuuttujista, koska se muuttaa äänen nopeutta. Yleisesti käytetty likiarvo kuivalle ilmalle lähellä normaaleja ilmakehän olosuhteita on:
Äänen nopeus ≈ 331,3 + (0,606 × lämpötila °C) m/s
Järjestelmä, joka olettaa aina 343 m/s, voi kehittää mitattavan etäisyysvirheen todellisen lämpötilan muuttuessa. Sovelluksissa, jotka vaativat vakaan absoluuttisen tarkkuuden, aseta lämpötila-anturi lähelle akustista reittiä ja päivitä äänen nopeuslaskelma.
Suuret kohteet palauttavat yleensä enemmän akustista energiaa kuin pienet kohteet. Aktiivista äänikartiota kapeampi kohde voi tuottaa heikon kaiun tai antaa anturin havaita suuremman kohteen takanaan.
Alueen enimmäisarvot mitataan yleensä käyttämällä määritettyä tasaista vertailukohdetta. Pienten johtojen, kapeiden putkien, kaarevien esineiden tai epäsäännöllisten osien käytännöllinen kantama voi olla lyhyempi.
Tasainen, sileä kohde tuottaa voimakkaimman palautuksen, kun sen pinta on suunnilleen kohtisuorassa anturin akseliin nähden. Jos pinta on vinossa, suuri osa akustisesta energiasta saattaa heijastua pois vastaanottimesta.
Karkeat pinnat sirottavat ääntä useisiin suuntiin ja voivat sietää suurempaa kulmavaihtelua, mutta palautuva energia voi olla vähemmän ennustettavissa.
Kovat pinnat, kuten metalli, lasi, jäykkä muovi, puu ja rauhalliset nestepinnat tuottavat usein hyödyllisiä heijastuksia. Pehmeät, huokoiset tai kuitumateriaalit, kuten vaahto, paksu kangas, puuvilla ja löysä eristys, voivat imeä ultraäänienergiaa ja pienentää tunnistusaluetta.
Läpinäkyvät esineet ovat usein havaittavissa, koska ultraääni ei ole riippuvainen näkyvästä läpinäkyvyydestä. Sileä lasi- tai muovipinta tarvitsee kuitenkin vielä sopivan kulman heijastaakseen äänen takaisin anturia kohti.
Määritetyn sokean alueen sisällä olevia esineitä ei voida mitata luotettavasti. Anturi saattaa ilmoittaa, ettei kohdetta ole, arvo on epävakaa tai soittoäänen ja sisäisten heijastusten synnyttämä väärä etäisyys.
Asennuksen on pidettävä lähin odotettu kohde yli lopullisessa anturin tai moduulin tietolomakkeessa mainitun vähimmäistunnistusetäisyyden.
Voimakas ilmavirtaus voi muuttaa tehollista äänirataa, kun taas nopeasti muuttuvat lämpötilagradientit voivat taivuttaa akustista aaltoa tai muuttaa sen etenemisnopeutta mittausreitillä.
Vältä tarkan mittausanturin asentamista suoraan kuuman ilman poistoaukkojen, jäähdytystuulettimien, höyrysuuttimien tai nopeasti vaihtelevien lämmönlähteiden viereen.
Kohtalainen kosteus vaikuttaa yleensä vähemmän kuin lämpötila, mutta kosteus voi silti vaikuttaa akustiseen vaimenemiseen ja anturin toimintaan. Vesipisarat, kondensaatio, jää tai epäpuhtaudet anturin pinnalla voivat tukkia tai vääristää äänireittiä.
Ulkosovelluksissa tai korkean kosteuden olosuhteissa tulisi käyttää asianmukaisesti suljettua tai vedenpitävää ultraäänianturia sen sijaan, että oletetaan, että avoimen tyypin anturi on ympäristösuojattu.
Seinät, asennuskannattimet, suojakannet, säiliön reunat ja koneen rungot voivat palauttaa ei-toivottuja kaikuja. Nämä heijastukset voivat saapua ennen aiottua kohdekaikua tai sen jälkeen ja aiheuttaa vääriä mittauksia.
Pidä äänikartio puhtaana ja testaa koko anturikokoonpano lopullisessa kotelossa sen sijaan, että arvioisit vain paljaana olevaa anturia.
Kun useat ultraäänianturit toimivat lähellä toisiaan, yksi vastaanotin voi havaita toisen anturin lähettämän pulssin. Tätä kutsutaan akustiseksi ylikuulumiseksi ja se voi aiheuttaa vääriä etäisyyslukemia.
Käytä synkronoitua liipaisua, peräkkäistä mittausta, riittävää välilyöntiä, fyysistä akustista eristystä tai koodattuja lähetysmenetelmiä häiriöiden vähentämiseksi.
Käytä lämpötilakompensaatiota. Mittaa ilman lämpötila akustisen reitin läheltä ja päivitä äänennopeuslaskelma.
Pidä kohde sokean alueen ulkopuolella. Tarkista pienin mittausetäisyys todellisen käyttöjännitteen ja piirin olosuhteissa.
Kohdista kohde oikein. Aseta sileät, litteät kohteet mahdollisimman lähelle kohtisuoraa anturin akseliin nähden.
Pidä äänikartio selkeänä. Estä kiinnikkeiden, kansien ja kotelon seinien pääsy tunnistuskenttään.
Käytä kaistanpäästösuodatusta. Suodata anturin toimintataajuuden ympäri vähentääksesi laajakaistan sähköistä ja akustista melua.
Käytä digitaalista keskiarvoa tai mediaanisuodatusta. Useat mittaukset voivat vähentää satunnaista kohinaa ja hylätä yksittäisiä poikkeavia arvoja.
Ohjaa lähettimen ajoitusta. Anna riittävästi aikaa, jotta edellinen kaiku katoaa, ennen kuin lähetät uuden pulssin.
Synkronoi useita antureita. Laukaise antureita peräkkäin tai käytä ohjattua synkronointimenetelmää ylikuulumisen vähentämiseksi.
Kalibroi koko kokoonpano. Testaa anturi, kotelo, asennusrakenne ja elektroniikka yhdessä tunnetuilta etäisyyksiltä.
Testaa edustavia kohteita. Vahvista suorituskyky käyttämällä kohteen todellista kokoa, materiaalia, kulmaa, nopeutta ja ympäristöolosuhteita.
Avoimen tyypin ultraäänianturit käyttävät yleensä metallikoteloa, jossa on paljas akustinen aukko. Ne valitaan yleisesti sisäelektroniikkaan, kehityslevyihin, robotteihin, esineiden havaitsemiseen ja kustannusherkkään etäisyysmittausjärjestelmiin.
Ne voivat tarjota tehokkaan akustisen välityksen, mutta niitä ei yleensä ole suunniteltu suoraan altistumiseen sateelle, vesisuihkulle, kondensaatiolle tai vakavalle kontaminaatiolle, ellei toisin mainita.
Veden- tai säänkestävissä ultraääniantureissa on tiivis etupinta ja suojakotelo. Ne soveltuvat autojen pysäköintijärjestelmiin, ulkovarusteisiin, nestetason mittaukseen, turvatuotteisiin ja teollisuussovelluksiin, jotka ovat alttiina pölylle tai kosteudelle.
Suojarakenne muuttaa akustista vastetta, joten vesitiiviiseen malliin on sovitettava sopiva käyttötaajuus, jännite ja vastaanottopiiri.
Integroitu ultraäänietäisyysmoduuli yhdistää yhden tai useamman muuntimen lähetyselektroniikkaan, vastaanottovahvistukseen, signaalinkäsittelyyn ja digitaaliseen tai analogiseen lähtöliitäntään.
Moduulit yksinkertaistavat järjestelmän kehitystä, mutta tarjoavat vähemmän hallinnan sisäiseen aaltomuotoon, vahvistukseen ja tunnistusalgoritmiin kuin mukautettu anturipohjainen piiri.
Korkeataajuisilla ultraääniantureilla on lyhyemmät aallonpituudet ja ne voivat tukea pienempien ominaisuuksien tai erikoisempien mittausten havaitsemista. Korkeataajuinen ääni kuitenkin yleensä vaimenee voimakkaammin ilmassa, mikä voi pienentää käytännön tunnistusaluetta.
Taajuus tulee valita alueen, tavoitekoon, resoluution, anturin halkaisijan, ympäristön vaimennuksen ja järjestelmän kaistanleveyden mukaan sen sijaan, että oletetaan, että korkeampi taajuus on aina parempi.
| Edut | Rajoitukset |
|---|---|
| Kosketukseton etäisyyden ja läsnäolon mittaus | Siinä on vähimmäistunnistusetäisyys tai sokea alue |
| Pystyy havaitsemaan monia läpinäkyviä, tummia ja heijastavia kohteita | Pehmeät tai huokoiset materiaalit voivat absorboida ääntä |
| Toimii ilman näkyvää valaistusta | Tasaiset kulmassa olevat kohteet voivat heijastaa kaiun pois |
| Voi mitata nesteen pinnan koskettamatta nesteeseen | Vaahto, aallot, turbulenssi tai höyry voivat heikentää luotettavuutta |
| Kustannustehokas lyhyen ja keskipitkän kantaman sovelluksiin | Lämpötilakompensointia voidaan tarvita tarkkaan mittaukseen |
| Saatavana avoimina, vesitiiviinä, korkeataajuuksina ja integroituina malleina | Useat anturit voivat häiritä toisiaan |
| Sopii kompakteihin ja integroituihin elektronisiin järjestelmiin | Läheiset rakenteet voivat luoda toissijaisia heijastuksia |
Mikään yksittäinen anturitekniikka ei ole ihanteellinen jokaiseen käyttötarkoitukseen. Sopiva valinta riippuu kohteesta, vaaditusta alueesta, vastenopeudesta, resoluutiosta, valaistusolosuhteista, ympäristön altistumisesta ja järjestelmän kustannuksista.
| Vertailu | Ultraääni-anturi | infrapuna- tai valosähköinen anturi | LiDAR tai laseretäisyysanturi |
|---|---|---|---|
| Mittausperiaate | Ääni lentoaika | Heijastunut tai katkennut valo | Laser- tai optinen lentoaika |
| Kohdevärin herkkyys | Yleensä alhainen | Voi olla merkittävä | Riippuu optisesta heijastavuudesta |
| Läpinäkyvä kohteen tunnistus | Usein tehokas sopivalla kohdekulmalla | Saattaa vaatia erikoistuneen optisen anturin | Voi olla vaikeaa kirkkaille materiaaleille |
| Palkin koko | Suhteellisen leveä äänikartio | Yleensä kapeampi | Erittäin kapea kohta tai skannaussäde |
| Vastausnopeus | Äänimatka-aika rajoittaa | Yleensä nopea | Yleensä nopea |
| Pääasiallinen ympäristöhuoli | Lämpötila, ilmavirta, absorptio ja akustiset heijastukset | Ympäristön valo, pöly, väri ja optinen kontaminaatio | Optinen kontaminaatio, heijastavuus, sumu ja hinta |
| Tyypillinen vahvuus | Luotettava kosketukseton erilaisten materiaalien tunnistus | Nopea kohteen tunnistus ja tarkat valopisteet | Pitkä kantama, kapea säde ja suuri tilatarkkuus |
Mobiilirobotit, automatisoidut ohjatut ajoneuvot, palvelurobotit ja koulutusalustat käyttävät ultraääniantureita seinien, laitteiden, ihmisten ja muiden esteiden havaitsemiseen ilman fyysistä kosketusta.
Ajoneuvojen puskureihin asennetut vedenpitävät ultraäänianturit mittaavat etäisyyden lähellä oleviin esteisiin ja tukevat pysäköintivaroitusjärjestelmiä, hidasta ohjailua ja läheisyyshälytyksiä.
Alaspäin suunnattu ultraäänitasoanturi mittaa etäisyyden anturista nesteen pintaan. Säädin voi laskea jäljellä olevan nesteen korkeuden, kun säiliön mitat ja anturin sijainti ovat tiedossa.
Vaahto, höyry, sekoitus, vinot nestepinnat ja säiliön sisäiset rakenteet tulee arvioida levitystestauksen aikana.
Ultraäänianturit voivat havaita tuotteita kuljettimilla, valvoa pinon korkeutta, vahvistaa komponenttien läsnäolon, laskea säiliöitä ja havaita läpinäkyviä pulloja tai kalvoja, jotka voivat olla vaikeita tavallisille optisille antureille.
Ultraäänitunnistus voi tunnistaa liikkeen tai läsnäolon ovien, sisäänkäyntien, rajoitettujen alueiden ja hälytysjärjestelmien lähellä ilman näkyvää valaistusta.
Lyhyen kantaman ultraäänianturit voivat mitata dronin ja maan välisen etäisyyden matalalla leijuttaessa tai laskeutuessaan. Roottorin ilmavirta, pintakulma, ruoho ja äänihäiriöt on otettava huomioon.
Ultraääniläheisyystunnistin voidaan integroida annostelijoihin, kodinkoneisiin, ohjauspaneeleihin, roskakoriin ja muihin tuotteisiin, jotka vaativat kosketusvapaan aktivoinnin tai tasovalvonnan.
Sopivan ultraäänianturin valitseminen vaatii muutakin kuin taajuuden valitsemista. Toimita toimittajalle täydelliset käyttöehdot, jotta akustinen, sähköinen ja mekaaninen suunnittelu voidaan arvioida yhdessä.
| Valittavan kohteen | kysymykset vahvistettavat |
|---|---|
| Mittausalue | Mitkä ovat kohteen vähimmäis- ja enimmäisetäisyydet? |
| Kohde | Mikä on kohteen materiaali, koko, muoto, kulma ja liikenopeus? |
| Taajuus | Onko 40 kHz sopiva vaaditulle alueelle ja kohdekokoon? |
| Säteen kulma | Tarvitaanko laaja tunnistusalue vai kapea suuntasäde? |
| Ympäristö | Kohtaako anturi sadetta, kondensaatiota, pölyä, kemikaaleja, tuulta tai äärimmäisiä lämpötiloja? |
| Tarkkuus ja resoluutio | Minkä mittausvirheen ja toistettavuuden sovellus voi hyväksyä? |
| Vastausaika | Kuinka nopeasti järjestelmän tulee havaita tai seurata kohde? |
| Sähköinen käyttöliittymä | Tarvitaanko paljas anturi, lähetin-vastaanotin-pari, analoginen lähtö tai digitaalimoduuli? |
| Ajopiiri | Mitä jännitettä, purskeaaltomuotoa, vahvistin- ja vastaanotinarkkitehtuuria käytetään? |
| Mekaaninen suunnittelu | Mitä halkaisijaa, korkeutta, liitintä, kaapelia, liitintä ja asennustapaa tarvitaan? |
| Määrä ja räätälöinti | Mitkä ovat prototyypin määrä, vuosimäärä ja mukautetun suorituskyvyn vaatimukset? |
Pidä koko äänikartio poissa kotelon seinistä ja kiinnikkeistä.
Älä peitä akustista aukkoa tavallisella muovilla, paksulla kankaalla tai sopimattomalla verkolla.
Pidä lähin kohde määritellyn kuolleen alueen ulkopuolella.
Kohdista sileät kohteet mahdollisimman lähelle kohtisuoraa tunnistusakselia vastaan.
Käytä tärinäneristystä, kun anturi asennetaan lähelle moottoreita, pumppuja tai mekaanisia toimilaitteita.
Pidä suurvirran kytkentäjäljet ja meluisat virtapiirit poissa vastaanottimen tulosta.
Käytä sopivaa maadoitusta, suojausta ja suodatusta heikkoille kaikusignaaleille.
Estä veden, jään, öljyn tai raskaan lian kerääntyminen anturin pintaan.
Laukaise vierekkäiset ultraäänianturit peräkkäin vähentääksesi akustisia häiriöitä.
Kalibroi ja validoi anturi sen jälkeen, kun se on asennettu lopputuotteen koteloon.
Manorshi tarjoaa avoimen tyyppisiä, vedenpitäviä, korkeataajuisia, pysäköintitutka- ja tasonmittausultraäänituotteita valmistajille, elektroniikkakehittäjille ja teollisuuslaitteiden toimittajille.
Käytettävissä olevia arviointiparametreja voivat olla keskitaajuus, äänenpainetaso, vastaanottoherkkyys, säteen kulma, kapasitanssi, soittoaika, käyttölämpötila, kotelon mitat, liittimet, johdot ja ympäristönsuojelu.
Katso 40 kHz vedenpitävä ultraäänilähetin ja -vastaanotin tai selaa kokoa Manorshin ultraäänianturivalikoima.
Anna uutta sovellusta varten tarvittava mittausalue, kohdemateriaali, käyttöympäristö, syöttöjännite, säteen kulma, mitat, vuosimäärä ja odotettu teho. Ota yhteyttä Manorshin keskustellaksesi anturin valinnasta, näytteistä tai mukautetuista ultraääniantureista.
Ultraäänietäisyysanturi on kosketukseton laite, joka lähettää ultraäänipulssin, havaitsee heijastuneen kaiun ja laskee etäisyyden kohteeseen äänen edestakaisen matka-ajan perusteella.
Peruskaava on etäisyys = kaikuaika × äänen nopeus ÷ 2 . Laskelma jaetaan kahdella, koska mitattuun aikaan sisältyy matka kohteeseen ja paluumatka vastaanottimeen.
Neljäkymmentä kilohertsiä tarjoaa käytännöllisen tasapainon muuntimen koon, akustisen tehon, ilman vaimennuksen, komponenttien saatavuuden ja lyhyen ja keskipitkän kantaman havaitsemisen välillä. Se on yleinen, mutta ei sovellu kaikkiin sovelluksiin.
Ultraäänianturi on sähkömekaaninen komponentti, joka muuntaa sähköenergian ultraääneksi tai ultraäänen sähköiseksi signaaliksi. Ultraäänianturi voi viitata pelkästään muuntimeen tai kokonaiseen moduuliin, joka sisältää muuntimen, ohjaimen, vastaanottimen ja signaalinkäsittelyelektroniikan.
Sokea vyöhyke on pienin anturin edessä oleva alue, jolla luotettava etäisyysmittaus ei ole mahdollista. Se johtuu pääasiassa anturin soimisesta, piirin palautumisajasta ja läheistä kaikua peittävästä voimakkaasta lähetetystä signaalista.
Lämpötila muuttaa äänen nopeutta ilmassa. Jos laskennassa käytetään kiinteää äänennopeutta todellisen lämpötilan muuttuessa, raportoitu etäisyys sisältää suhteellisen virheen. Lämpötilakompensointi parantaa absoluuttista tarkkuutta.
Kyllä. Ultraäänianturi ei ole riippuvainen näkyvän valon heijastuksesta, joten se voi havaita monia läpinäkyviä materiaaleja. Sileä läpinäkyvä pinta on kuitenkin asetettava sopivaan kulmaan, jotta akustinen kaiku palaa vastaanottimeen.
Tunnistus voi olla mahdollista, mutta pehmeät, huokoiset ja kuituiset materiaalit voivat imeä ultraäänienergiaa ja tuottaa heikkoja kaikuja. Tehokas alue tulee testata todellisen materiaalin, paksuuden ja pinnan kunnon perusteella.
Kyllä. Säiliön yläpuolelle asennettu anturi voi mitata etäisyyden nesteen pintaan koskematta nesteeseen. Rauhalliset pinnat antavat yleensä parempia tuloksia kuin vaahtoavat, turbulentit, kulmat tai voimakkaasti höyryävät pinnat.
Kohdevärillä ei yleensä ole suoraa vaikutusta, koska ultraäänianturit käyttävät ääntä eikä näkyvää valoa. Pintakulma, kovuus, koko, rakenne ja akustinen absorptio ovat yleensä tärkeämpiä.
Pimeys ei vaikuta ultraäänianturiin. Kohtalainen pöly tai sumu voi vaikuttaa vähemmän kuin optisiin antureihin, mutta kova pöly, vesipisarat, kondensaatio tai anturin pintaa peittävä materiaali voivat silti heikentää suorituskykyä.
Ei. Ultraääni on mekaaninen aalto ja vaatii väliaineen, kuten ilman, kaasun, nesteen tai kiinteän aineen, kulkeakseen läpi. Perinteinen ilmakytkentäinen ultraäänietäisyysanturi ei voi toimia tyhjiössä.
Yleisiä syitä ovat sokean alueen sisällä oleva kohde, heikko akustinen heijastus, kulmassa oleva tai liikkuva kohde, lähellä olevat rakenteelliset kaiut, sähköinen kohina, lämpötilan vaihtelu, ilmavirta, anturin kontaminaatio ja muiden ultraääniantureiden aiheuttamat häiriöt.
Laukaise anturit peräkkäin ja anna riittävästi aikaa kullekin lähetetylle pulssille ja sen kaikuille vaimentua ennen kuin aktivoit seuraavan anturin. Synkronointi, välit, akustinen eristys ja koodatut signaalit voivat myös vähentää ylikuulumista.
Valitse leveämpi säde, kun kohteen sijainti vaihtelee tai tarvitaan suurempaa tunnistusaluetta. Valitse kapeampi säde, kun lähellä olevat kohteet on suljettava pois tai tarvitaan enemmän suuntamittauksia. Arvioi koko äänikartiovaste yhden nimelliskulman sijaan.
Avoimen tyypin anturit sopivat suojattuihin sisäsovelluksiin ja voivat tarjota tehokkaan akustisen suorituskyvyn. Vedenpitävät anturit sopivat paremmin autoihin, ulkotiloihin, nestetasoisiin tai korkean kosteuden ympäristöihin. Oikea valinta riippuu ympäristön altistumisesta, kantamasta ja mekaanisista vaatimuksista.
Ilmoita keskitaajuus, mittausalue, kohdetiedot, vaadittu sädekulma, lähettävä SPL, vastaanottoherkkyys, käyttöjännite, piirin tyyppi, käyttölämpötila, vesitiiviysvaatimus, mitat, asennustapa, liittimet, kaapelin pituus, liitin, sertifiointivaatimukset ja vuositilausmäärä.
