दृश्य: 352 लेखक: साइट संपादक प्रकाशन समय: 2020-05-22 उत्पत्ति: साइट
दैनिक उत्पादन और जीवन में, अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर का व्यापक रूप से कार रिवर्सिंग रडार, रोबोट बाधा निवारण, निर्माण माप, तरल स्तर का पता लगाने, अच्छी गहराई माप, पाइपलाइन लंबाई माप और अन्य गैर-संपर्क दूरी माप अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।
कोर अल्ट्रासोनिक सेंसर रेंजिंग विधि उड़ान के समय माप है। सेंसर एक अल्ट्रासोनिक पल्स उत्सर्जित करता है, लक्ष्य से परावर्तित प्रतिध्वनि प्राप्त करता है, राउंड-ट्रिप समय को मापता है, और ध्वनि की गति से दूरी की गणना करता है।
सामान्य अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सिस्टम आमतौर पर सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर, एम्बेडेड कंट्रोलर या सीपीएलडी पर आधारित होते हैं। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस नियंत्रण प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग किया जाता है, मूल डिज़ाइन को पहले अल्ट्रासोनिक इको रेंजिंग, ध्वनि वेग, तापमान मुआवजा, अंधा क्षेत्र और लक्ष्य प्रतिबिंब स्थितियों को समझना होगा।
एक अल्ट्रासोनिक सेंसर विद्युत संकेतों को अल्ट्रासोनिक तरंगों में परिवर्तित करता है और प्राप्त अल्ट्रासोनिक गूँज को वापस विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है। अल्ट्रासोनिक तरंगें 20kHz से अधिक आवृत्तियों वाली यांत्रिक तरंगें हैं। उनके पास मजबूत दिशात्मकता, धीमी ऊर्जा हानि और हवा, तरल या ठोस मीडिया में अपेक्षाकृत लंबी प्रसार दूरी है।
जब एक अल्ट्रासोनिक तरंग किसी बाधा, इंटरफ़ेस, तरल सतह या ठोस लक्ष्य तक पहुंचती है, तो तरंग का हिस्सा एक प्रतिध्वनि के रूप में वापस परिलक्षित होता है। प्राप्तकर्ता तत्व इस प्रतिध्वनि का पता लगाता है, और नियंत्रण सर्किट मापा यात्रा समय से दूरी की गणना करता है।
क्योंकि अल्ट्रासोनिक दूरी माप गैर-संपर्क, कम लागत और कई सामग्रियों के अनुकूल है, यह वास्तविक समय प्रतिक्रिया, सटीकता, विश्वसनीयता और कीमत के बीच एक उपयोगी संतुलन प्रदान करता है।
सबसे आम अल्ट्रासोनिक रेंजिंग विधि राउंड-ट्रिप टाइम डिटेक्शन विधि है, जिसे टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट या टीओएफ माप भी कहा जाता है। सेंसर एक दिशा में अल्ट्रासोनिक पल्स भेजता है और टाइमिंग शुरू करता है। जब प्रतिध्वनि वापस आती है, तो सिस्टम समय बंद कर देता है और एक-तरफ़ा दूरी की गणना करता है।
यदि s सेंसर और मापे गए लक्ष्य के बीच की दूरी है, t मापा गया राउंड-ट्रिप समय है, और v ध्वनि के प्रसार की गति है, तो दूरी सूत्र है:
एस = वी × टी / 2
2 से विभाजन आवश्यक है क्योंकि अल्ट्रासोनिक पल्स सेंसर से लक्ष्य तक जाती है और फिर लक्ष्य से सेंसर पर लौट आती है। मापा गया समय कुल राउंड-ट्रिप समय है, न कि एक-तरफ़ा यात्रा का समय।
उच्च सटीकता वाले अल्ट्रासोनिक दूरी माप के लिए, तापमान मुआवजा महत्वपूर्ण है क्योंकि हवा में ध्वनि की गति तापमान के साथ बदलती है। गर्म हवा ध्वनि वेग को बढ़ाती है, जबकि ठंडी हवा इसे कम करती है।
आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला तापमान क्षतिपूर्ति सूत्र है:
वी = 331.4 + 0.607टी
इस सूत्र में, T परिवेश का तापमान °C में है, और v ध्वनि की गति m/s में है। तापमान क्षतिपूर्ति जोड़ने से माप त्रुटि कम हो सकती है, विशेष रूप से बाहरी, औद्योगिक, या परिवर्तनशील-तापमान वातावरण में।
| विधि | यह कैसे काम करती है | सर्वोत्तम उपयोग |
|---|---|---|
| उड़ान के समय की विधि | अल्ट्रासोनिक ट्रांसमिशन और इको रिसेप्शन के बीच के समय को मापता है। | दूरी माप, बाधा का पता लगाना, तरल स्तर माप। |
| चरण पता लगाने की विधि | उत्सर्जित और प्राप्त तरंगों के बीच चरण अंतर से दूरी की गणना करता है। | कम दूरी और उच्च-रिज़ॉल्यूशन माप प्रणाली। |
| प्रतिध्वनि आयाम विधि | परावर्तित अल्ट्रासोनिक सिग्नल की शक्ति का विश्लेषण करता है। | लक्ष्य का पता लगाना, सामग्री प्रतिबिंब विश्लेषण, सिग्नल गुणवत्ता निर्णय। |
| कारक प्रभाव | मापन | अनुकूलन टिप पर |
|---|---|---|
| तापमान | ध्वनि की गति बदल जाती है और दूरी संबंधी त्रुटि उत्पन्न हो जाती है। | नियंत्रण एल्गोरिदम में तापमान मुआवजे का उपयोग करें। |
| अंधा क्षेत्र | ट्रांसड्यूसर बजने के कारण बहुत करीबी लक्ष्यों का सही ढंग से पता नहीं लगाया जा सकता है। | कम दूरी की माप के लिए एक छोटा ब्लाइंड एरिया अल्ट्रासोनिक सेंसर चुनें। |
| लक्ष्य कोण | कोणीय सतहें रिसीवर से दूर प्रतिध्वनि को प्रतिबिंबित कर सकती हैं। | सेंसर को यथासंभव लक्ष्य सतह के लंबवत रखें। |
| लक्ष्य सामग्री | नरम, छिद्रपूर्ण या ध्वनि-अवशोषित सामग्री प्रतिध्वनि शक्ति को कम करती है। | उत्पाद सत्यापन के दौरान वास्तविक लक्ष्य सामग्री का परीक्षण करें। |
| पर्यावरणीय शोर | अन्य अल्ट्रासोनिक स्रोत या कंपन गलत रीडिंग का कारण बन सकते हैं। | फ़िल्टरिंग, परिरक्षण और उपयुक्त नमूनाकरण तर्क का उपयोग करें। |
| पानी, धूल और जंग | कठोर वातावरण सेंसर जीवन और सिग्नल गुणवत्ता को कम कर सकता है। | आवश्यकता पड़ने पर जलरोधी और संक्षारण प्रतिरोधी अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग करें। |
एक सामान्य अल्ट्रासोनिक रेंजिंग संरचना एक ट्रांसमिटिंग हेड और एक रिसिविंग हेड का उपयोग करती है। ट्रांसमीटर अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्सर्जित करता है, और रिसीवर परावर्तित प्रतिध्वनि का पता लगाता है। यह संरचना कई सामान्य दूरी माप अनुप्रयोगों के लिए सरल और उपयुक्त है।
कुछ सिस्टम एक रिसीविंग हेड के साथ कई ट्रांसमिटिंग हेड या एक सरणी में व्यवस्थित कई सेंसर मॉड्यूल का उपयोग करते हैं। यह डिज़ाइन डिटेक्शन कवरेज में सुधार कर सकता है, ब्लाइंड स्पॉट को कम कर सकता है और रोबोट नेविगेशन या मल्टी-पॉइंट लिक्विड लेवल डिटेक्शन जैसे अधिक जटिल माप परिदृश्यों का समर्थन कर सकता है।
कार रिवर्सिंग रडार और पार्किंग सहायता प्रणाली।
रोबोट बाधा निवारण और स्वचालित नेविगेशन।
टैंकों, कंटेनरों और औद्योगिक उपकरणों में तरल स्तर का माप।
कुएं की गहराई, पाइपलाइन की लंबाई और निर्माण स्थल की माप।
स्वचालन उपकरण और उत्पादन लाइनों में वस्तु का पता लगाना।
बाहरी या आर्द्र वातावरण में जलरोधक दूरी संवेदन।
अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर लोकप्रिय हैं क्योंकि वे गैर-संपर्क माप का समर्थन करते हैं, एक सरल कार्य सिद्धांत रखते हैं, और रंग या पारदर्शिता की परवाह किए बिना कई ठोस और तरल लक्ष्यों का पता लगा सकते हैं। वे कुछ ऑप्टिकल या लेजर माप समाधानों की तुलना में लागत प्रभावी भी हैं।
छोटे-कोण और छोटे-ब्लाइंड-ज़ोन अल्ट्रासोनिक सेंसर के साथ, सिस्टम कॉम्पैक्ट स्थानों में अधिक सटीक माप प्राप्त कर सकता है। जलरोधक और संक्षारण प्रतिरोधी डिज़ाइन अल्ट्रासोनिक सेंसर को तरल स्तर, बाहरी और औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी उपयोगी बनाते हैं।
अल्ट्रासोनिक दूरी माप का सिद्धांत लक्ष्य की ओर अल्ट्रासोनिक तरंगें भेजना, परावर्तित प्रतिध्वनि प्राप्त करना, राउंड-ट्रिप समय को मापना और ध्वनि की गति का उपयोग करके दूरी की गणना करना है। मूल सूत्र s = v × t/2 है.
अधिक सटीक अल्ट्रासोनिक रेंजिंग के लिए, डिजाइनरों को तापमान क्षतिपूर्ति, अंधा क्षेत्र, लक्ष्य कोण, सामग्री प्रतिबिंब, पर्यावरणीय शोर और सेंसर स्थापना पर विचार करना चाहिए। सही सेंसर चयन और सिग्नल प्रोसेसिंग वास्तविक अनुप्रयोगों में माप स्थिरता में सुधार कर सकती है।
अल्ट्रासोनिक सेंसर रेंजिंग विधि एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजकर, परावर्तित प्रतिध्वनि प्राप्त करके और ध्वनि यात्रा समय से दूरी की गणना करके दूरी मापती है। इसे अल्ट्रासोनिक टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट या इको रेंजिंग भी कहा जाता है।
मूल अल्ट्रासोनिक दूरी सूत्र s = v × t / 2 है । इस सूत्र में, s दूरी है, v ध्वनि की गति है, और t अल्ट्रासोनिक पल्स का मापा गया राउंड-ट्रिप समय है।
सेंसर अल्ट्रासोनिक तरंग के वस्तु तक जाने और वापस लौटने में लगे कुल समय को मापता है। क्योंकि यह एक राउंड ट्रिप है, सेंसर और लक्ष्य के बीच एक-तरफ़ा दूरी प्राप्त करने के लिए परिणाम को 2 से विभाजित किया जाना चाहिए।
तापमान हवा में ध्वनि की गति को बदल देता है। यदि तापमान बदलता है लेकिन सिस्टम अभी भी एक निश्चित ध्वनि वेग का उपयोग करता है, तो गणना की गई दूरी में त्रुटि होगी। तापमान मुआवजा अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सटीकता में सुधार करने में मदद करता है।
ब्लाइंड जोन वह न्यूनतम दूरी है जहां सेंसर विश्वसनीय रूप से माप नहीं सकता है। यह आमतौर पर ट्रांसमिशन के बाद ट्रांसड्यूसर बजने के कारण होता है। कम दूरी की पहचान के लिए, छोटे ब्लाइंड एरिया वाला अल्ट्रासोनिक सेंसर चुनें।
नरम, छिद्रपूर्ण, ध्वनि-अवशोषित, बहुत पतली, या तीव्र कोण वाली सतहें प्रतिध्वनि शक्ति को कम कर सकती हैं। फोम, कपड़े और कोण वाली वस्तुएं कमजोर या अस्थिर अल्ट्रासोनिक दूरी रीडिंग का कारण बन सकती हैं।
अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर का उपयोग आमतौर पर पार्किंग सेंसर, रोबोट बाधा निवारण, तरल स्तर माप, औद्योगिक स्वचालन, निर्माण माप, पाइपलाइन का पता लगाने और गैर-संपर्क दूरी माप प्रणाली में किया जाता है।
