Vues : 87 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2020-04-14 Origine : Site
Un capteur de télémétrie à ultrasons est un dispositif de détection sans contact qui mesure la distance entre le capteur et une cible en transmettant des impulsions sonores ultrasoniques et en mesurant le temps nécessaire à l'écho réfléchi pour revenir.
Les ondes ultrasoniques ont des fréquences supérieures à la plage auditive humaine normale d'environ 20 kHz. Les capteurs de distance couplés à l'air fonctionnent généralement autour de 40 kHz, bien que d'autres fréquences soient utilisées en fonction de la plage de mesure requise, de la résolution, de la taille du transducteur, de la configuration du faisceau et des conditions environnementales.
Contrairement aux capteurs de distance optiques, un capteur à ultrasons ne dépend pas principalement de la couleur de la cible ou de la réflectivité de la lumière visible. Il peut donc détecter de nombreux objets transparents, translucides, sombres ou brillants, à condition que la cible renvoie un écho acoustique suffisamment fort vers le récepteur.
Réponse rapide : un capteur de télémétrie à ultrasons envoie une impulsion sonore à haute fréquence vers une cible, reçoit l'écho réfléchi et calcule la distance à partir du temps de trajet aller-retour. La formule de base est Distance = Vitesse du son × Temps d'écho ÷ 2.
La technologie de télémétrie par ultrasons est largement utilisée dans la détection d'obstacles par robot, l'aide au stationnement automobile, la mesure du niveau de liquide, les portes automatiques, l'automatisation industrielle, les systèmes de sécurité, la manutention des matériaux et la détection de présence d'objets.
Fournitures Manorshi capteurs et transducteurs à ultrasons pour la mesure de distance, la détection d'objets, les systèmes de stationnement, la détection de niveau et les applications électroniques personnalisées.
La plupart des capteurs de distance à ultrasons utilisent le principe du temps de vol , également appelé méthode du temps de transit de l'écho. Le système mesure le temps entre la transmission d'une impulsion ultrasonore et la réception de son écho réfléchi.
Le circuit de commande génère une courte rafale électrique à la fréquence nominale du transducteur ultrasonique ou à proximité.
Le transducteur émetteur convertit le signal électrique en vibration mécanique ultrasonique.
L'impulsion ultrasonique se propage dans l'air vers la cible.
Une partie de l’énergie sonore est réfléchie par la surface cible.
Le récepteur convertit l'écho acoustique renvoyé en un petit signal électrique.
Le circuit de conditionnement du signal amplifie, filtre et détecte l'écho.
Un microcontrôleur ou un circuit de synchronisation mesure le temps de trajet aller-retour et le convertit en distance.
Distance = (Temps d'écho × Vitesse du son) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d est la distance aller simple entre le capteur et la cible.
t est le temps aller-retour mesuré entre l'émission et la réception de l'écho.
c est la vitesse du son dans le milieu de mesure.
Le résultat est divisé par deux car le son se propage du capteur à la cible puis revient au capteur.
À environ 20°C, la vitesse du son dans l'air sec est d'environ 343 m/s. Si le temps d'écho mesuré est de 5,83 millisecondes, la distance calculée est :
Distance = 0,00583 secondes × 343 m/s ÷ 2
Distance ≈ 1 mètre
Cet exemple suppose une température de l'air stable et un écho clairement détectable. Les systèmes réels peuvent également appliquer une compensation de température, un filtrage du signal, une détection de seuil, un étalonnage et une moyenne multi-échantillons.
Le cœur de nombreux transducteurs de télémétrie ultrasonique est un élément céramique piézoélectrique fixé à un diaphragme métallique ou à une plaque résonante. L'ensemble peut également comprendre un résonateur, un boîtier acoustique, des bornes, un matériau amortisseur, un treillis de protection et des composants d'étanchéité environnementale.
Lorsqu'une tension électrique alternative est appliquée à la céramique piézoélectrique, le matériau se dilate et se contracte. Cette déformation mécanique fait vibrer le diaphragme et émettre des ondes ultrasonores dans l’air.
Le processus piézoélectrique inverse se produit lors de la réception. Les ondes de pression ultrasonores renvoyées font vibrer le diaphragme et l'élément piézoélectrique, générant un petit signal électrique qui peut être amplifié et traité par le circuit de réception.
Un résonateur en forme d'entonnoir ou de cornet peut améliorer le transfert d'énergie acoustique entre l'élément piézoélectrique et l'air ambiant. Sa géométrie influence également la sensibilité, la fréquence de résonance et la forme du faisceau.
Distinction importante : la télémétrie ultrasonique couplée à l'air mesure normalement les échos réfléchis par une surface cible. Il ne faut pas le confondre avec les systèmes d'imagerie médicale ou de contrôle non destructif par ultrasons conçus pour transmettre le son à travers des liquides ou des matériaux solides.
Un système de télémétrie par ultrasons peut utiliser un émetteur et un récepteur séparés ou un seul émetteur-récepteur qui alterne entre l'émission et la réception.
| Configuration | Méthode de travail | Avantages typiques | Considérations de conception |
|---|---|---|---|
| Émetteur et récepteur séparés | Un transducteur émet en continu ou par intermittence tandis que le deuxième transducteur reçoit des échos. | Chemins de transmission et de réception séparés, conception de circuit flexible et pas besoin de commuter un élément entre les modes. | L'espacement des capteurs, l'alignement, le couplage acoustique et la diaphonie directe entre l'émetteur et le récepteur doivent être contrôlés. |
| Émetteur-récepteur ultrasonique unique | Un élément transmet l'impulsion puis passe en mode réception. | Conception mécanique compacte et alignement plus facile entre les axes de transmission et de réception. | Le système doit attendre que la sonnerie mécanique disparaisse avant de détecter les échos à courte portée. |
| Paire de barrages | L'émetteur et le récepteur se font face et le système détecte lorsqu'un objet interrompt le chemin du son. | Réponse rapide et détection fiable des films transparents, des bouteilles et des objets en mouvement rapide. | Cette configuration détecte principalement la présence plutôt que de calculer la distance de la cible réfléchissante. |
Le tableau suivant conserve l'exemple de paramètres d'émetteur et de récepteur ultrasoniques 40 kHz de la page d'origine. Ces valeurs ne doivent pas être considérées comme des spécifications universelles pour chaque capteur à ultrasons. Confirmez toujours le numéro de pièce final, les conditions de test et la fiche technique du produit avant de concevoir le circuit de commande ou d'approuver un composant de production.
| de spécification | Exemple de valeur |
|---|---|
| Fréquence centrale | 40 ± 1,0 kHz |
| Transmission du niveau de pression acoustique | 100 dB minimum |
| Sensibilité de réception | −72 dB minimum |
| Sensibilité à l'écho | ≥230 mV |
| Durée de sonnerie | 1,2 ms maximum |
| Capacité à 1 kHz | 2400 pF ±20% |
| Tension de conduite continue maximale | 20 Vrms |
| Angle de faisceau total | 47° typique à −6 dB |
| Temps de décroissance | ≤1,2 ms |
| Température de fonctionnement | −30°C à +80°C |
| Température de stockage | −30°C à +80°C |
Structure et dimensions du transducteur de télémétrie ultrasonique
Paire d'émetteur et de récepteur à ultrasons 40 kHz
Les performances de télémétrie ultrasonique dépendent du transducteur, du circuit de commande, du circuit de réception, de l'algorithme de traitement du signal, de la cible et de l'environnement d'installation. Les paramètres suivants doivent être évalués ensemble plutôt qu’indépendamment.
La fréquence centrale est la fréquence à laquelle le transducteur est conçu pour fonctionner efficacement. Pour un transducteur ultrasonique nominal de 40 kHz, le circuit émetteur génère normalement une rafale proche de 40 kHz, tandis que le récepteur est filtré autour d'une plage de fréquences similaire.
Conduire trop loin de la région résonante peut réduire l’énergie acoustique transmise et la sensibilité de réception. La tolérance des composants, la température, le montage et la conception du boîtier peuvent également modifier la réponse efficace.
Le niveau de pression acoustique de transmission indique la force de la sortie ultrasonique dans des conditions de test spécifiées. Une valeur plus élevée peut prendre en charge des échos plus forts ou des distances de détection plus longues, mais le résultat dépend de la tension du variateur, de la fréquence, de la forme d'onde, de la distance de mesure et du dispositif de test.
Les valeurs de pression acoustique ne doivent être comparées que lorsque les fiches techniques utilisent des conditions de mesure équivalentes.
La sensibilité de réception décrit l'efficacité avec laquelle le récepteur convertit la pression ultrasonore entrante en un signal électrique. Une sensibilité plus élevée peut améliorer la détection des échos faibles, mais le système complet dépend également du bruit de l'amplificateur, de la bande passante du filtre, du gain, des réglages de seuil et des interférences électromagnétiques.
La sensibilité à l'écho représente le signal reçu produit sous une cible et un dispositif de test définis. Un système de télémétrie utile doit distinguer l'écho réel du bruit électrique, des vibrations mécaniques, du couplage acoustique direct et des réflexions secondaires.
Le contrôle automatique du gain, le filtrage passe-bande, la détection d'enveloppe, le traitement de corrélation et les seuils adaptatifs peuvent être utilisés pour améliorer la reconnaissance de l'écho.
Une fois la rafale de transmission terminée, le transducteur et la structure mécanique continuent de vibrer brièvement. Cette vibration résiduelle est appelée sonnerie ou sonnerie.
Pendant cette période de récupération, un écho cible proche peut être masqué par le signal de transmission résiduel beaucoup plus fort. La distance minimale mesurable correspondante est appelée zone , morte ou distance de détection minimale..
Un temps de sonnerie plus court permet généralement des distances de détection minimales plus courtes, bien que la zone aveugle finale dépende également de la récupération du circuit, de la tension de l'émetteur, de l'amortissement, des réglages de seuil et des méthodes de traitement du signal.
Un transducteur ultrasonique ne produit pas un faisceau droit infiniment étroit. Il rayonne de l'énergie acoustique à travers un cône sonore tridimensionnel contenant un lobe principal et des lobes secondaires plus petits.
Un faisceau plus large peut détecter des objets sur une zone plus grande, mais peut également recevoir des réflexions indésirables provenant des murs, supports, tuyaux ou surfaces d'enceinte à proximité. Un faisceau plus étroit offre une meilleure sélectivité directionnelle mais nécessite un alignement plus précis du capteur.
Un transducteur ultrasonique piézoélectrique se comporte en grande partie comme une charge électrique capacitive. Sa capacité affecte le courant du pilote, l'adaptation d'impédance, les pertes de commutation et la conception du circuit résonant.
La tension appliquée doit rester dans les limites nominales de fonctionnement continu et d'impulsion du transducteur. Une tension de commande excessive peut provoquer une surchauffe, une dépolarisation, des dommages mécaniques ou une durée de vie raccourcie.
La température affecte la vitesse du son, les caractéristiques piézoélectriques, la résonance, la sensibilité, les matériaux adhésifs et les composants électroniques. Confirmez à la fois la plage de température de fonctionnement et la plage de température de stockage pour le modèle de capteur réel.
La température est l’une des variables environnementales les plus importantes car elle modifie la vitesse du son. Une approximation couramment utilisée pour l’air sec proche des conditions atmosphériques normales est :
Vitesse du son ≈ 331,3 + (0,606 × Température en °C) m/s
Un système qui suppose toujours 343 m/s peut développer une erreur de distance mesurable lorsque la température réelle change. Pour les applications nécessitant une précision absolue stable, placez un capteur de température à proximité du trajet acoustique et mettez à jour le calcul de la vitesse du son.
Les grandes cibles renvoient généralement plus d'énergie acoustique que les petites cibles. Une cible plus étroite que le cône sonore actif peut produire un écho faible ou permettre au capteur de détecter un objet plus gros derrière elle.
Les valeurs de plage maximales sont généralement mesurées à l'aide d'une cible de référence plate spécifiée. La portée pratique pour les petits fils, les tuyaux étroits, les objets courbes ou les pièces irrégulières peut être plus courte.
Une cible plate et lisse offre le retour le plus puissant lorsque sa surface est approximativement perpendiculaire à l'axe du capteur. Si la surface est inclinée, une grande partie de l’énergie acoustique peut être réfléchie par le récepteur.
Les surfaces rugueuses diffusent le son dans plusieurs directions et peuvent tolérer une plus grande variation angulaire, mais l'énergie renvoyée peut être moins prévisible.
Les surfaces dures telles que le métal, le verre, le plastique rigide, le bois et les surfaces liquides calmes produisent souvent des reflets utiles. Les matériaux mous, poreux ou fibreux tels que la mousse, les tissus épais, le coton et les isolants lâches peuvent absorber l'énergie ultrasonore et réduire la plage de détection.
Les objets transparents sont souvent détectables car les ultrasons ne dépendent pas de la transparence visible. Cependant, une surface lisse en verre ou en plastique nécessite toujours un angle approprié pour réfléchir le son vers le capteur.
Les objets situés à l'intérieur de la zone aveugle spécifiée ne peuvent pas être mesurés de manière fiable. Le capteur peut signaler une absence de cible, une valeur instable ou une fausse distance générée par des sonneries et des réflexions internes.
L'installation doit maintenir la cible attendue la plus proche au-delà de la distance de détection minimale indiquée dans la fiche technique finale du capteur ou du module.
Un fort flux d'air peut altérer le trajet efficace du son, tandis que des gradients de température qui changent rapidement peuvent plier l'onde acoustique ou modifier sa vitesse de propagation le long du trajet de mesure.
Évitez de monter un capteur de précision directement à côté de sorties d'air chaud, de ventilateurs de refroidissement, d'évents de vapeur ou de sources thermiques à fluctuation rapide.
Une humidité modérée a généralement moins d'effet que la température, mais l'humidité peut néanmoins influencer l'atténuation acoustique et le fonctionnement du capteur. Les gouttelettes d'eau, la condensation, la glace ou la contamination sur la face du transducteur peuvent bloquer ou déformer le chemin du son.
Les applications extérieures ou à forte humidité doivent utiliser un transducteur ultrasonique correctement scellé ou étanche plutôt que de supposer qu'un capteur de type ouvert est protégé de l'environnement.
Les murs, les supports de montage, les capots de protection, les bords des réservoirs et les bâtis des machines peuvent renvoyer des échos indésirables. Ces réflexions peuvent arriver avant ou après l'écho cible prévu et provoquer de fausses mesures.
Gardez le cône sonore principal dégagé et testez l’ensemble complet du capteur dans l’enceinte finale plutôt que d’évaluer uniquement le transducteur nu.
Lorsque plusieurs capteurs à ultrasons fonctionnent à proximité les uns des autres, un récepteur peut détecter une impulsion transmise par un autre capteur. C'est ce qu'on appelle la diaphonie acoustique et peut créer des lectures de distance incorrectes.
Utilisez des méthodes de déclenchement synchronisé, de mesure séquentielle, d’espacement adéquat, d’isolation acoustique physique ou de transmission codée pour réduire les interférences.
Utilisez la compensation de température. Mesurez la température de l'air à proximité du trajet acoustique et mettez à jour le calcul de la vitesse du son.
Gardez la cible en dehors de la zone aveugle. Vérifiez la distance de mesure minimale dans les conditions réelles de tension du variateur et du circuit.
Alignez correctement la cible. Positionnez les cibles lisses et plates aussi près que possible de la perpendiculaire à l'axe du capteur.
Gardez le cône sonore clair. Empêchez les supports, les couvercles et les parois du boîtier de pénétrer dans le champ de détection.
Utilisez un filtrage passe-bande. Filtrez autour de la fréquence de fonctionnement du transducteur pour réduire le bruit électrique et acoustique à large bande.
Appliquez une moyenne numérique ou un filtrage médian. Plusieurs mesures peuvent réduire le bruit aléatoire et rejeter les valeurs aberrantes isolées.
Contrôlez la synchronisation de l’émetteur. Attendez suffisamment de temps pour que l’écho précédent disparaisse avant d’envoyer une autre impulsion.
Synchronisez plusieurs capteurs. Déclenchez les capteurs de manière séquentielle ou utilisez une méthode de synchronisation contrôlée pour réduire la diaphonie.
Calibrez l’ensemble complet. Testez le capteur, le boîtier, la structure de montage et l'électronique ensemble à des distances connues.
Testez des cibles représentatives. Validez les performances en utilisant la taille réelle de l’objet, le matériau, l’angle, la vitesse et les conditions environnementales.
Les capteurs à ultrasons de type ouvert utilisent normalement un boîtier métallique avec une ouverture acoustique exposée. Ils sont couramment sélectionnés pour l'électronique intérieure, les cartes de développement, les robots, la détection d'objets et les systèmes de mesure de distance sensibles aux coûts.
Ils peuvent fournir une transmission acoustique efficace mais ne sont généralement pas conçus pour une exposition directe à la pluie, aux projections d'eau, à la condensation ou à une contamination grave, sauf indication contraire.
Les transducteurs ultrasoniques étanches ou résistants aux intempéries utilisent une surface avant scellée et un boîtier de protection. Ils conviennent aux systèmes de stationnement automobile, aux équipements extérieurs, à la mesure de niveau de liquide, aux produits de sécurité et aux applications industrielles exposées à la poussière ou à l'humidité.
La structure de protection modifie la réponse acoustique, de sorte que le modèle étanche doit être adapté à une fréquence de commande, une tension et un circuit de réception appropriés.
Un module de télémétrie ultrasonique intégré combine un ou plusieurs transducteurs avec une électronique de transmission, une amplification de réception, un traitement du signal et une interface de sortie numérique ou analogique.
Les modules simplifient le développement du système mais offrent moins de contrôle sur la forme d'onde interne, le gain et l'algorithme de détection qu'un circuit personnalisé basé sur un transducteur.
Les transducteurs ultrasoniques à haute fréquence ont des longueurs d'onde plus courtes et peuvent prendre en charge la détection de caractéristiques plus petites ou de mesures plus spécialisées. Cependant, les sons à haute fréquence sont généralement plus fortement atténués dans l’air, ce qui peut réduire la portée de détection pratique.
La fréquence doit être sélectionnée en fonction de la portée, de la taille de la cible, de la résolution, du diamètre du transducteur, de l'atténuation environnementale et de la bande passante du système plutôt que de supposer qu'une fréquence plus élevée est toujours préférable.
| Avantages | Limites |
|---|---|
| Mesure de distance et de présence sans contact | A une distance de détection minimale ou une zone aveugle |
| Peut détecter de nombreux objets transparents, sombres et réfléchissants | Les matériaux mous ou poreux peuvent absorber le son |
| Fonctionne sans éclairage visible | Les cibles à angle lisse peuvent refléter l'écho |
| Peut mesurer le niveau de liquide sans entrer en contact avec le liquide | La mousse, les vagues, les turbulences ou la vapeur peuvent réduire la fiabilité |
| Économique pour les applications à courte et moyenne portée | Une compensation de température peut être nécessaire pour une plage précise |
| Disponible en modèles ouverts, étanches, haute fréquence et intégrés | Plusieurs capteurs peuvent interférer les uns avec les autres |
| Convient aux systèmes électroniques compacts et intégrés | Les structures à proximité peuvent créer des réflexions secondaires |
Aucune technologie de détection unique n’est idéale pour chaque application. Le choix approprié dépend de la cible, de la portée requise, de la vitesse de réponse, de la résolution, des conditions d'éclairage, de l'exposition environnementale et du coût du système.
| Comparaison | Capteur à ultrasons | Capteur infrarouge ou photoélectrique | Capteur de distance LiDAR ou laser |
|---|---|---|---|
| Principe de mesure | Temps de vol sonore | Lumière réfléchie ou interrompue | Temps de vol laser ou optique |
| Cibler la sensibilité des couleurs | Généralement faible | Peut être important | Dépend de la réflectivité optique |
| Détection de cible transparente | Souvent efficace avec un angle cible approprié | Peut nécessiter un capteur optique spécialisé | Peut être difficile pour les matériaux clairs |
| Taille du faisceau | Cône sonore relativement large | Généralement plus étroit | Spot ou faisceau de balayage très étroit |
| Vitesse de réponse | Limité par le temps de trajet du son | Généralement rapide | Généralement rapide |
| Principale préoccupation environnementale | Température, débit d'air, absorption et réflexions acoustiques | Lumière ambiante, poussière, couleur et contamination optique | Contamination optique, réflectivité, brouillard et coût |
| Force typique | Détection fiable sans contact de matériaux variés | Détection rapide des objets et points lumineux précis | Longue portée, faisceau étroit et haute précision spatiale |
Les robots mobiles, les véhicules à guidage automatique, les robots de service et les plateformes éducatives utilisent des capteurs à ultrasons pour détecter les murs, équipements, personnes et autres obstacles sans contact physique.
Des transducteurs ultrasoniques étanches installés dans les pare-chocs des véhicules mesurent la distance par rapport aux obstacles à proximité et prennent en charge les systèmes d'avertissement de stationnement, les manœuvres à basse vitesse et les alertes de proximité.
Un capteur de niveau à ultrasons orienté vers le bas mesure la distance entre le capteur et la surface du liquide. Le contrôleur peut calculer la hauteur de liquide restante lorsque les dimensions du réservoir et la position du capteur sont connues.
La mousse, la vapeur, l'agitation, les surfaces liquides inclinées et les structures internes du réservoir doivent être évaluées lors des tests d'application.
Les capteurs à ultrasons peuvent détecter les produits sur les convoyeurs, surveiller la hauteur des piles, confirmer la présence de composants, compter les conteneurs et détecter les bouteilles ou films transparents, ce qui peut être difficile pour les capteurs optiques standards.
La détection par ultrasons peut identifier un mouvement ou une présence à proximité des portes, des entrées, des zones réglementées et des systèmes d'alarme sans nécessiter d'éclairage visible.
Les capteurs à ultrasons à courte portée peuvent mesurer la distance entre un drone et le sol lors d'un vol stationnaire ou d'un atterrissage à basse altitude. Le débit d'air du rotor, l'angle de la surface, l'herbe et les interférences sonores doivent être pris en compte.
La détection de proximité par ultrasons peut être intégrée aux distributeurs, appareils électroménagers, panneaux de commande, poubelles et autres produits nécessitant une activation ou une surveillance de niveau sans contact.
La sélection d’un capteur à ultrasons approprié nécessite plus que le choix d’une fréquence. Fournir au fournisseur les conditions d’application complètes afin que la conception acoustique, électrique et mécanique puisse être évaluée ensemble.
| Questions sur les éléments de sélection | à confirmer |
|---|---|
| Plage de mesure | Quelles sont les distances cibles minimales et maximales ? |
| Cible | Quels sont le matériau, la taille, la forme, l'angle et la vitesse de déplacement de la cible ? |
| Fréquence | La fréquence de 40 kHz est-elle appropriée pour la portée requise et la taille de la cible ? |
| Angle de faisceau | Faut-il une large zone de détection ou un faisceau directionnel étroit ? |
| Environnement | Le capteur sera-t-il confronté à la pluie, à la condensation, à la poussière, aux produits chimiques, au vent ou à des températures extrêmes ? |
| Précision et résolution | Quelle erreur de mesure et quelle répétabilité l’application peut-elle accepter ? |
| Temps de réponse | À quelle vitesse le système doit-il détecter ou suivre la cible ? |
| Interface électrique | Un transducteur nu, une paire émetteur-récepteur, une sortie analogique ou un module numérique sont-ils requis ? |
| Circuit d'entraînement | Quelle tension, quelle forme d'onde en rafale, quelle architecture d'amplificateur et de récepteur seront utilisés ? |
| Conception mécanique | Quels sont le diamètre, la hauteur, la borne, le câble, le connecteur et la méthode de montage requis ? |
| Quantité et personnalisation | Quelles sont la quantité de prototypes, le volume annuel et les exigences en matière de performances personnalisées ? |
Gardez le cône sonore complet à l'écart des murs de l'enceinte et des supports de montage.
Ne recouvrez pas l’ouverture acoustique avec du plastique ordinaire, un tissu épais ou un grillage inadapté.
Gardez la cible la plus proche en dehors de la zone morte spécifiée.
Alignez les cibles lisses aussi près que possible de la perpendiculaire à l'axe de détection.
Utilisez une isolation contre les vibrations lorsque le capteur est installé à proximité de moteurs, de pompes ou d'actionneurs mécaniques.
Éloignez les traces de commutation à courant élevé et les circuits d'alimentation bruyants de l'entrée du récepteur.
Utilisez une mise à la terre, un blindage et un filtrage appropriés pour les signaux d'écho faibles.
Empêchez l'eau, la glace, l'huile ou une forte contamination de s'accumuler sur la face du transducteur.
Déclenchez les capteurs à ultrasons adjacents de manière séquentielle pour réduire les interférences acoustiques.
Calibrez et validez le capteur après son installation dans le boîtier du produit final.
Manorshi fournit des produits à ultrasons de type ouvert, étanches, à haute fréquence, d'aide au stationnement et de détection de niveau pour les fabricants, les développeurs d'électronique et les fournisseurs d'équipements industriels.
Les paramètres d'évaluation disponibles peuvent inclure la fréquence centrale, le niveau de pression acoustique, la sensibilité de réception, l'angle du faisceau, la capacité, la durée de sonnerie, la température de fonctionnement, les dimensions du boîtier, les bornes, les fils conducteurs et la protection de l'environnement.
Voir le Émetteur et récepteur ultrasonique étanche 40 kHz ou parcourez l'intégralité Gamme de capteurs à ultrasons Manorshi.
Pour une nouvelle application, fournissez la plage de mesure requise, le matériau cible, l'environnement d'exploitation, la tension d'alimentation, l'angle de faisceau, les dimensions, la quantité annuelle et la puissance attendue. Contactez Manorshi pour discuter de la sélection du capteur, des échantillons ou des exigences relatives aux transducteurs ultrasoniques personnalisés.
Un capteur de télémétrie à ultrasons est un appareil sans contact qui émet une impulsion ultrasonique, détecte l'écho réfléchi et calcule la distance jusqu'à la cible à partir du temps de trajet aller-retour du son.
La formule de base est Distance = Temps d'écho × Vitesse du son ÷ 2 . Le calcul est divisé par deux car le temps mesuré inclut l'aller vers la cible et le retour vers le récepteur.
Quarante kilohertz offrent un équilibre pratique entre la taille du transducteur, la puissance acoustique, l'atténuation de l'air, la disponibilité des composants et la détection à courte et moyenne portée. C’est courant mais ne convient pas à toutes les applications.
Un transducteur à ultrasons est le composant électromécanique qui convertit l'énergie électrique en ultrasons ou les ultrasons en signal électrique. Un capteur à ultrasons peut faire référence au transducteur seul ou à un module complet contenant le transducteur, le pilote, le récepteur et l'électronique de traitement du signal.
La zone aveugle est la zone minimale devant le capteur où une mesure fiable de la distance n'est pas possible. Cela est principalement dû à la sonnerie du transducteur, au temps de récupération du circuit et au fort signal transmis masquant un écho proche.
La température modifie la vitesse du son dans l'air. Si le calcul utilise une vitesse du son fixe alors que la température réelle change, la distance rapportée contiendra une erreur proportionnelle. La compensation de température améliore la précision absolue.
Oui. La détection par ultrasons ne repose pas sur la réflexion de la lumière visible et peut donc détecter de nombreux matériaux transparents. Cependant, une surface transparente et lisse doit être positionnée selon un angle approprié pour que l'écho acoustique revienne au récepteur.
La détection est peut-être possible, mais les matériaux mous, poreux et fibreux peuvent absorber l'énergie ultrasonore et produire de faibles échos. La plage efficace doit être testée en utilisant le matériau, l'épaisseur et l'état de surface réels.
Oui. Un capteur installé au-dessus d'un réservoir peut mesurer la distance jusqu'à la surface du liquide sans toucher le liquide. Les surfaces calmes donnent généralement de meilleurs résultats que les surfaces moussantes, turbulentes, inclinées ou fortement couvertes de vapeur.
La couleur cible a normalement peu d’effet direct car les capteurs à ultrasons utilisent le son plutôt que la lumière visible. L'angle de la surface, la dureté, la taille, la texture et l'absorption acoustique sont généralement plus importants.
L'obscurité n'affecte pas la détection ultrasonique. Une poussière ou un brouillard modéré peut avoir moins d'impact que sur les capteurs optiques, mais une poussière importante, des gouttelettes d'eau, de la condensation ou des matériaux recouvrant la face du transducteur peuvent toujours réduire les performances.
Non. Le son ultrasonique est une onde mécanique qui nécessite un milieu tel que l’air, un gaz, un liquide ou un solide pour se propager. Un capteur de télémétrie ultrasonique classique couplé à l’air ne peut pas fonctionner dans le vide.
Les causes courantes incluent une cible à l'intérieur de la zone aveugle, une faible réflexion acoustique, une cible inclinée ou mobile, des échos structurels à proximité, du bruit électrique, une variation de température, un flux d'air, une contamination du transducteur et des interférences provenant d'autres capteurs à ultrasons.
Déclenchez les capteurs de manière séquentielle et laissez suffisamment de temps pour que chaque impulsion transmise et ses échos se désintègrent avant d'activer le capteur suivant. La synchronisation, l'espacement, l'isolation acoustique et les signaux codés peuvent également réduire la diaphonie.
Choisissez un faisceau plus large lorsque la position de la cible varie ou qu'une zone de détection plus grande est requise. Choisissez un faisceau plus étroit lorsque les objets proches doivent être exclus ou que des mesures plus directionnelles sont nécessaires. Évaluez la réponse complète du cône sonore plutôt qu’un seul angle nominal.
Les capteurs de type ouvert conviennent aux applications intérieures protégées et peuvent offrir des performances acoustiques efficaces. Les capteurs étanches conviennent mieux aux environnements automobiles, extérieurs, à niveau de liquide ou à forte humidité. Le choix correct dépend de l'exposition environnementale, de la portée et des exigences mécaniques.
Fournissez la fréquence centrale, la plage de mesure, les détails de la cible, l'angle de faisceau requis, le SPL de transmission, la sensibilité de réception, la tension d'entraînement, le type de circuit, la température de fonctionnement, les exigences d'étanchéité, les dimensions, la méthode de montage, les bornes, la longueur du câble, le connecteur, les exigences de certification et la quantité de commande annuelle.
