दृश्य: 87 लेखक: साइट संपादक प्रकाशन समय: 2020-04-14 उत्पत्ति: साइट
एक अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर एक गैर-संपर्क सेंसिंग उपकरण है जो अल्ट्रासोनिक ध्वनि दालों को संचारित करके सेंसर और लक्ष्य के बीच की दूरी को मापता है और मापता है कि परावर्तित प्रतिध्वनि वापस लौटने में कितना समय लेती है।
अल्ट्रासोनिक तरंगों की आवृत्ति सामान्य मानव श्रवण सीमा से लगभग 20 किलोहर्ट्ज़ से अधिक होती है। वायु-युग्मित दूरी सेंसर आमतौर पर 40 किलोहर्ट्ज़ के आसपास काम करते हैं, हालांकि अन्य आवृत्तियों का उपयोग आवश्यक माप सीमा, रिज़ॉल्यूशन, ट्रांसड्यूसर आकार, बीम पैटर्न और पर्यावरणीय स्थितियों के अनुसार किया जाता है।
ऑप्टिकल दूरी सेंसर के विपरीत, एक अल्ट्रासोनिक सेंसर मुख्य रूप से लक्ष्य के रंग या दृश्य-प्रकाश परावर्तन पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए यह कई पारदर्शी, पारभासी, गहरे या चमकदार वस्तुओं का पता लगा सकता है, बशर्ते कि लक्ष्य रिसीवर की ओर पर्याप्त मजबूत ध्वनिक प्रतिध्वनि लौटाए।
त्वरित उत्तर: एक अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर एक उच्च-आवृत्ति ध्वनि पल्स को लक्ष्य की ओर भेजता है, परावर्तित प्रतिध्वनि प्राप्त करता है और राउंड-ट्रिप यात्रा के समय से दूरी की गणना करता है। मूल सूत्र है दूरी = ध्वनि की गति × प्रतिध्वनि समय ÷ 2.
अल्ट्रासोनिक रेंजिंग तकनीक का उपयोग व्यापक रूप से रोबोट बाधा का पता लगाने, ऑटोमोटिव पार्किंग सहायता, तरल-स्तर माप, स्वचालित दरवाजे, औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणाली, सामग्री हैंडलिंग और ऑब्जेक्ट-उपस्थिति का पता लगाने में किया जाता है।
मनोर्शी आपूर्ति करती है अल्ट्रासोनिक सेंसर और ट्रांसड्यूसर । दूरी माप, वस्तु का पता लगाने, पार्किंग सिस्टम, लेवल सेंसिंग और अनुकूलित इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए
अधिकांश अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर उड़ान के समय सिद्धांत का उपयोग करते हैं , जिसे इको ट्रांजिट-टाइम विधि भी कहा जाता है। यह प्रणाली अल्ट्रासोनिक पल्स संचारित करने और उसकी परावर्तित प्रतिध्वनि प्राप्त करने के बीच के समय को मापती है।
नियंत्रण सर्किट अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की रेटेड आवृत्ति पर या उसके निकट एक छोटा विद्युत विस्फोट उत्पन्न करता है।
ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर विद्युत सिग्नल को अल्ट्रासोनिक मैकेनिकल कंपन में परिवर्तित करता है।
अल्ट्रासोनिक पल्स हवा के माध्यम से लक्ष्य की ओर यात्रा करता है।
ध्वनि ऊर्जा का एक भाग लक्ष्य सतह से परावर्तित होता है।
रिसीवर लौटी हुई ध्वनिक प्रतिध्वनि को एक छोटे विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।
सिग्नल-कंडीशनिंग सर्किट प्रतिध्वनि को प्रवर्धित, फ़िल्टर और पता लगाता है।
एक माइक्रोकंट्रोलर या टाइमिंग सर्किट राउंड-ट्रिप यात्रा के समय को मापता है और इसे दूरी में परिवर्तित करता है।
दूरी = (प्रतिध्वनि समय × ध्वनि की गति) ÷ 2
डी = (टी × सी) ÷ 2
d सेंसर और लक्ष्य के बीच की एकतरफा दूरी है।
टी ट्रांसमिशन से इको रिसेप्शन तक मापा गया राउंड-ट्रिप समय है।
c माप माध्यम में ध्वनि की गति है।
परिणाम को दो भागों में विभाजित किया गया है क्योंकि ध्वनि सेंसर से लक्ष्य तक और फिर वापस सेंसर तक जाती है।
लगभग 20°C पर, शुष्क हवा में ध्वनि की गति लगभग 343 m/s है। यदि मापा गया प्रतिध्वनि समय 5.83 मिलीसेकंड है, तो गणना की गई दूरी है:
दूरी = 0.00583 सेकंड × 343 मी/से ÷ 2
दूरी ≈ 1 मीटर
यह उदाहरण एक स्थिर वायु तापमान और स्पष्ट रूप से पता लगाने योग्य प्रतिध्वनि मानता है। वास्तविक प्रणालियाँ तापमान क्षतिपूर्ति, सिग्नल फ़िल्टरिंग, थ्रेशोल्ड डिटेक्शन, अंशांकन और बहु-नमूना औसत भी लागू कर सकती हैं।
कई अल्ट्रासोनिक रेंजिंग ट्रांसड्यूसर का मूल एक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक तत्व है जो धातु डायाफ्राम या अनुनाद प्लेट से जुड़ा होता है। असेंबली में एक रेज़ोनेटर, ध्वनिक आवास, टर्मिनल, डंपिंग सामग्री, सुरक्षात्मक जाल और पर्यावरण सीलिंग घटक भी शामिल हो सकते हैं।
जब पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर एक वैकल्पिक विद्युत वोल्टेज लागू किया जाता है, तो सामग्री फैलती और सिकुड़ती है। यह यांत्रिक विकृति डायाफ्राम को कंपन करने और हवा में अल्ट्रासोनिक तरंगें प्रसारित करने का कारण बनती है।
रिसेप्शन के दौरान रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रक्रिया होती है। लौटती हुई अल्ट्रासोनिक दबाव तरंगें डायाफ्राम और पीजोइलेक्ट्रिक तत्व को कंपन करती हैं, जिससे एक छोटा विद्युत संकेत उत्पन्न होता है जिसे प्राप्त सर्किट द्वारा प्रवर्धित और संसाधित किया जा सकता है।
एक फ़नल-आकार या सींग-आकार का अनुनादक पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्व और आसपास की हवा के बीच ध्वनिक ऊर्जा के हस्तांतरण में सुधार कर सकता है। इसकी ज्यामिति संवेदनशीलता, गुंजयमान आवृत्ति और किरण पैटर्न को भी प्रभावित करती है।
महत्वपूर्ण अंतर: वायु-युग्मित अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सामान्यतः लक्ष्य सतह से परावर्तित प्रतिध्वनि को मापता है। इसे तरल पदार्थ या ठोस सामग्री के माध्यम से ध्वनि संचारित करने के लिए डिज़ाइन की गई मेडिकल इमेजिंग या अल्ट्रासोनिक गैर-विनाशकारी परीक्षण प्रणालियों के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।
एक अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सिस्टम एक अलग ट्रांसमीटर और रिसीवर या एक एकल ट्रांसीवर का उपयोग कर सकता है जो ट्रांसमिटिंग और प्राप्त करने के बीच वैकल्पिक होता है।
| कॉन्फ़िगरेशन | कार्य पद्धति | विशिष्ट लाभ | डिज़ाइन संबंधी विचार |
|---|---|---|---|
| ट्रांसमीटर और रिसीवर अलग करें | एक ट्रांसड्यूसर लगातार या रुक-रुक कर संचारित होता है जबकि दूसरा ट्रांसड्यूसर प्रतिध्वनि प्राप्त करता है। | अलग-अलग संचारित और प्राप्त पथ, लचीला सर्किट डिजाइन और मोड के बीच एक तत्व को स्विच करने की कोई आवश्यकता नहीं है। | सेंसर रिक्ति, संरेखण, ध्वनिक युग्मन और प्रत्यक्ष ट्रांसमीटर-टू-रिसीवर क्रॉसस्टॉक को नियंत्रित किया जाना चाहिए। |
| एकल अल्ट्रासोनिक ट्रांसीवर | एक तत्व पल्स संचारित करता है और फिर प्राप्त मोड पर स्विच करता है। | कॉम्पैक्ट मैकेनिकल डिज़ाइन और संचारण और प्राप्त करने वाली अक्षों के बीच आसान संरेखण। | निकट-सीमा की गूँज का पता लगाने से पहले सिस्टम को यांत्रिक रिंगिंग के ख़त्म होने की प्रतीक्षा करनी चाहिए। |
| थ्रू-बीम जोड़ी | ट्रांसमीटर और रिसीवर एक-दूसरे का सामना करते हैं, और जब कोई वस्तु ध्वनि पथ को बाधित करती है तो सिस्टम पता लगाता है। | पारदर्शी फिल्मों, बोतलों और तेजी से चलती वस्तुओं की तेज़ प्रतिक्रिया और विश्वसनीय पहचान। | यह कॉन्फ़िगरेशन मुख्य रूप से परावर्तक लक्ष्य दूरी की गणना करने के बजाय उपस्थिति का पता लगाता है। |
निम्न तालिका मूल पृष्ठ से उदाहरण 40 kHz अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर और रिसीवर पैरामीटर को संरक्षित करती है। इन मानों को प्रत्येक अल्ट्रासोनिक सेंसर के लिए सार्वभौमिक विनिर्देशों के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। ड्राइव सर्किट को डिज़ाइन करने या किसी उत्पादन घटक को मंजूरी देने से पहले हमेशा अंतिम भाग संख्या, परीक्षण शर्तों और उत्पाद डेटाशीट की पुष्टि करें।
| विशिष्टता | उदाहरण मान |
|---|---|
| केंद्र आवृत्ति | 40 ± 1.0 किलोहर्ट्ज़ |
| ध्वनि दबाव स्तर संचारित करना | न्यूनतम 100 डीबी |
| संवेदनशीलता प्राप्त करना | −72 डीबी न्यूनतम |
| प्रतिध्वनि संवेदनशीलता | ≥230 एमवी |
| बजने का समय | 1.2 एमएस अधिकतम |
| 1 kHz पर धारिता | 2400 पीएफ ±20% |
| अधिकतम सतत ड्राइविंग वोल्टेज | 20 वीआरएमएस |
| कुल बीम कोण | −6 डीबी पर 47° विशिष्ट |
| क्षय काल | ≤1.2 एमएस |
| परिचालन तापमान | -30°C से +80°C |
| भंडारण तापमान | -30°C से +80°C |
अल्ट्रासोनिक रेंजिंग ट्रांसड्यूसर संरचना और आयाम
40 kHz अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर और रिसीवर जोड़ी
अल्ट्रासोनिक रेंजिंग प्रदर्शन ट्रांसड्यूसर, ड्राइव सर्किट, रिसीविंग सर्किट, सिग्नल-प्रोसेसिंग एल्गोरिदम, लक्ष्य और इंस्टॉलेशन वातावरण पर निर्भर करता है। निम्नलिखित मापदंडों का मूल्यांकन स्वतंत्र रूप से करने के बजाय एक साथ किया जाना चाहिए।
केंद्र आवृत्ति वह आवृत्ति है जिस पर ट्रांसड्यूसर को कुशलतापूर्वक संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। नाममात्र 40 किलोहर्ट्ज़ अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के लिए, ट्रांसमिटिंग सर्किट सामान्य रूप से 40 किलोहर्ट्ज़ के करीब विस्फोट उत्पन्न करता है, जबकि रिसीवर को एक समान आवृत्ति रेंज के आसपास फ़िल्टर किया जाता है।
गुंजयमान क्षेत्र से बहुत दूर गाड़ी चलाने से संचरित ध्वनिक ऊर्जा और प्राप्त संवेदनशीलता कम हो सकती है। घटक सहनशीलता, तापमान, माउंटिंग और आवास डिजाइन भी प्रभावी प्रतिक्रिया को बदल सकते हैं।
ध्वनि दबाव स्तर संचारित करना निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत अल्ट्रासोनिक आउटपुट की ताकत को इंगित करता है। एक उच्च मान मजबूत गूँज या लंबी संवेदन दूरी का समर्थन कर सकता है, लेकिन परिणाम ड्राइव वोल्टेज, आवृत्ति, तरंग रूप, माप दूरी और परीक्षण स्थिरता पर निर्भर करता है।
ध्वनि दबाव मानों की तुलना केवल तभी की जानी चाहिए जब डेटाशीट समतुल्य माप स्थितियों का उपयोग करती है।
संवेदनशीलता प्राप्त करना बताता है कि रिसीवर आने वाले अल्ट्रासोनिक दबाव को विद्युत संकेत में कितने प्रभावी ढंग से परिवर्तित करता है। उच्च संवेदनशीलता कमजोर-प्रतिध्वनि का पता लगाने में सुधार कर सकती है, लेकिन पूरी प्रणाली एम्पलीफायर शोर, फ़िल्टर बैंडविड्थ, लाभ, थ्रेशोल्ड सेटिंग्स और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप पर भी निर्भर करती है।
इको संवेदनशीलता एक परिभाषित लक्ष्य और परीक्षण व्यवस्था के तहत उत्पादित प्राप्त सिग्नल का प्रतिनिधित्व करती है। एक उपयोगी रेंजिंग प्रणाली को वास्तविक प्रतिध्वनि को विद्युत शोर, यांत्रिक कंपन, प्रत्यक्ष ध्वनिक युग्मन और माध्यमिक प्रतिबिंब से अलग करना चाहिए।
प्रतिध्वनि पहचान को बेहतर बनाने के लिए स्वचालित लाभ नियंत्रण, बैंड-पास फ़िल्टरिंग, लिफ़ाफ़ा पहचान, सहसंबंध प्रसंस्करण और अनुकूली थ्रेसहोल्ड का उपयोग किया जा सकता है।
ट्रांसमिटिंग बर्स्ट समाप्त होने के बाद, ट्रांसड्यूसर और यांत्रिक संरचना थोड़ी देर के लिए कंपन करना जारी रखती है। इस अवशिष्ट कंपन को रिंगिंग या रिंग-डाउन कहा जाता है।
इस पुनर्प्राप्ति अवधि के दौरान, एक करीबी लक्ष्य प्रतिध्वनि को अधिक मजबूत अवशिष्ट संचारण संकेत द्वारा छिपाया जा सकता है। संबंधित न्यूनतम मापनीय दूरी को ब्लाइंड ज़ोन , डेड ज़ोन या न्यूनतम संवेदन दूरी कहा जाता है.
कम रिंगिंग समय आम तौर पर कम न्यूनतम पहचान दूरी का समर्थन करता है, हालांकि अंतिम ब्लाइंड ज़ोन सर्किट रिकवरी, ट्रांसमीटर वोल्टेज, डंपिंग, थ्रेशोल्ड सेटिंग्स और सिग्नल-प्रोसेसिंग विधियों पर भी निर्भर करता है।
एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक असीम रूप से संकीर्ण सीधी किरण का उत्पादन नहीं करता है। यह एक त्रि-आयामी ध्वनि शंकु के माध्यम से ध्वनिक ऊर्जा प्रसारित करता है जिसमें एक मुख्य लोब और छोटे पार्श्व लोब होते हैं।
एक चौड़ी किरण एक बड़े क्षेत्र में वस्तुओं का पता लगा सकती है, लेकिन आस-पास की दीवारों, ब्रैकेट, पाइप या बाड़े की सतहों से अवांछित प्रतिबिंब भी प्राप्त कर सकती है। एक संकरा बीम बेहतर दिशात्मक चयनात्मकता प्रदान करता है लेकिन अधिक सटीक सेंसर संरेखण की आवश्यकता होती है।
एक पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर बड़े पैमाने पर एक कैपेसिटिव विद्युत भार के रूप में व्यवहार करता है। इसकी धारिता चालक धारा, प्रतिबाधा मिलान, स्विचिंग हानियों और गुंजयमान सर्किट डिजाइन को प्रभावित करती है।
लागू वोल्टेज ट्रांसड्यूसर की रेटेड निरंतर और पल्स-ड्राइव सीमा के भीतर रहना चाहिए। अत्यधिक ड्राइव वोल्टेज ओवरहीटिंग, विध्रुवण, यांत्रिक क्षति या छोटी सेवा जीवन का कारण बन सकता है।
तापमान ध्वनि की गति, पीज़ोइलेक्ट्रिक विशेषताओं, अनुनाद, संवेदनशीलता, चिपकने वाली सामग्री और इलेक्ट्रॉनिक घटकों को प्रभावित करता है। वास्तविक सेंसर मॉडल के लिए ऑपरेटिंग-तापमान रेंज और स्टोरेज-तापमान रेंज दोनों की पुष्टि करें।
तापमान सबसे महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चर में से एक है क्योंकि यह ध्वनि की गति को बदलता है। सामान्य वायुमंडलीय परिस्थितियों के निकट शुष्क हवा के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला अनुमान है:
ध्वनि की गति ≈ 331.3 + (0.606 × तापमान डिग्री सेल्सियस में) मी/से
एक प्रणाली जो हमेशा 343 मीटर/सेकेंड मानती है, वास्तविक तापमान में परिवर्तन होने पर मापने योग्य दूरी त्रुटि विकसित कर सकती है। स्थिर पूर्ण सटीकता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, ध्वनिक पथ के पास एक तापमान सेंसर रखें और ध्वनि की गति गणना को अपडेट करें।
बड़े लक्ष्य आम तौर पर छोटे लक्ष्यों की तुलना में अधिक ध्वनिक ऊर्जा लौटाते हैं। एक लक्ष्य जो सक्रिय ध्वनि शंकु से संकीर्ण है, एक कमजोर प्रतिध्वनि उत्पन्न कर सकता है या सेंसर को इसके पीछे एक बड़ी वस्तु का पता लगाने की अनुमति दे सकता है।
अधिकतम सीमा मान आमतौर पर एक निर्दिष्ट फ्लैट संदर्भ लक्ष्य का उपयोग करके मापा जाता है। छोटे तारों, संकीर्ण पाइपों, घुमावदार वस्तुओं या अनियमित भागों के लिए व्यावहारिक सीमा कम हो सकती है।
एक सपाट, चिकना लक्ष्य सबसे मजबूत रिटर्न प्रदान करता है जब इसकी सतह सेंसर अक्ष के लगभग लंबवत होती है। यदि सतह झुकी हुई है, तो अधिकांश ध्वनिक ऊर्जा रिसीवर से दूर परावर्तित हो सकती है।
खुरदरी सतहें कई दिशाओं में ध्वनि बिखेरती हैं और अधिक कोणीय भिन्नता को सहन कर सकती हैं, लेकिन लौटी ऊर्जा का पूर्वानुमान कम हो सकता है।
धातु, कांच, कठोर प्लास्टिक, लकड़ी और शांत तरल सतह जैसी कठोर सतहें अक्सर उपयोगी प्रतिबिंब उत्पन्न करती हैं। नरम, छिद्रपूर्ण या रेशेदार सामग्री जैसे फोम, मोटे कपड़े, कपास और ढीले इन्सुलेशन अल्ट्रासोनिक ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं और पता लगाने की सीमा को कम कर सकते हैं।
पारदर्शी वस्तुएं अक्सर पता लगाने योग्य होती हैं क्योंकि अल्ट्रासाउंड दृश्यमान पारदर्शिता पर निर्भर नहीं होता है। हालाँकि, एक चिकनी कांच या प्लास्टिक की सतह को अभी भी ध्वनि को सेंसर की ओर प्रतिबिंबित करने के लिए एक उपयुक्त कोण की आवश्यकता होती है।
निर्दिष्ट ब्लाइंड ज़ोन के अंदर स्थित वस्तुओं को विश्वसनीय रूप से नहीं मापा जा सकता है। सेंसर कोई लक्ष्य नहीं, अस्थिर मान या रिंगिंग और आंतरिक प्रतिबिंबों द्वारा उत्पन्न झूठी दूरी की रिपोर्ट कर सकता है।
इंस्टॉलेशन को अंतिम सेंसर या मॉड्यूल डेटाशीट में बताई गई न्यूनतम सेंसिंग दूरी से परे निकटतम अपेक्षित लक्ष्य रखना चाहिए।
मजबूत वायु प्रवाह प्रभावी ध्वनि पथ को बदल सकता है, जबकि तेजी से बदलते तापमान प्रवणता ध्वनिक तरंग को मोड़ सकते हैं या माप पथ के साथ इसके प्रसार की गति को बदल सकते हैं।
गर्म हवा के आउटलेट, कूलिंग पंखे, स्टीम वेंट या तेजी से उतार-चढ़ाव वाले थर्मल स्रोतों के ठीक बगल में सटीक रेंजिंग सेंसर लगाने से बचें।
मध्यम आर्द्रता का आमतौर पर तापमान की तुलना में कम प्रभाव होता है, लेकिन नमी अभी भी ध्वनिक क्षीणन और सेंसर संचालन को प्रभावित कर सकती है। ट्रांसड्यूसर चेहरे पर पानी की बूंदें, संक्षेपण, बर्फ या संदूषण ध्वनि पथ को अवरुद्ध या विकृत कर सकता है।
बाहरी या उच्च आर्द्रता वाले अनुप्रयोगों को खुले प्रकार के सेंसर को पर्यावरण की दृष्टि से संरक्षित मानने के बजाय उचित रूप से सीलबंद या जलरोधक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग करना चाहिए।
दीवारें, माउंटिंग ब्रैकेट, सुरक्षात्मक कवर, टैंक किनारे और मशीन फ्रेम अवांछित गूँज लौटा सकते हैं। ये प्रतिबिंब इच्छित लक्ष्य प्रतिध्वनि से पहले या बाद में आ सकते हैं और गलत माप का कारण बन सकते हैं।
मुख्य ध्वनि शंकु को साफ़ रखें और केवल नंगे ट्रांसड्यूसर का मूल्यांकन करने के बजाय अंतिम बाड़े में संपूर्ण सेंसर असेंबली का परीक्षण करें।
जब कई अल्ट्रासोनिक सेंसर एक साथ काम करते हैं, तो एक रिसीवर दूसरे सेंसर द्वारा प्रेषित पल्स का पता लगा सकता है। इसे ध्वनिक क्रॉसस्टॉक कहा जाता है और यह गलत दूरी रीडिंग बना सकता है।
हस्तक्षेप को कम करने के लिए सिंक्रनाइज़ ट्रिगरिंग, अनुक्रमिक माप, पर्याप्त दूरी, भौतिक ध्वनिक अलगाव या कोडित ट्रांसमिशन विधियों का उपयोग करें।
तापमान क्षतिपूर्ति का प्रयोग करें. ध्वनिक पथ के पास हवा का तापमान मापें और ध्वनि की गति की गणना को अद्यतन करें।
लक्ष्य को अंध क्षेत्र से बाहर रखें. वास्तविक ड्राइव वोल्टेज और सर्किट स्थितियों के तहत न्यूनतम मापने की दूरी सत्यापित करें।
लक्ष्य को सही ढंग से संरेखित करें. चिकने, सपाट लक्ष्यों को सेंसर अक्ष के लंबवत जितना व्यावहारिक हो उतना करीब रखें।
ध्वनि शंकु साफ़ रखें. ब्रैकेट, कवर और बाड़े की दीवारों को पहचान क्षेत्र में प्रवेश करने से रोकें।
बैंड-पास फ़िल्टरिंग का उपयोग करें. ब्रॉडबैंड विद्युत और ध्वनिक शोर को कम करने के लिए ट्रांसड्यूसर की ऑपरेटिंग आवृत्ति के आसपास फ़िल्टर करें।
डिजिटल औसत या माध्यिका फ़िल्टरिंग लागू करें. एकाधिक माप यादृच्छिक शोर को कम कर सकते हैं और पृथक आउटलेर्स को अस्वीकार कर सकते हैं।
ट्रांसमीटर समय को नियंत्रित करें। दूसरी पल्स भेजने से पहले पिछली प्रतिध्वनि को गायब होने के लिए पर्याप्त समय दें।
एकाधिक सेंसर सिंक्रनाइज़ करें। क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए सेंसर को क्रमिक रूप से ट्रिगर करें या नियंत्रित सिंक्रोनाइज़ेशन विधि का उपयोग करें।
संपूर्ण असेंबली को कैलिब्रेट करें. ज्ञात दूरी पर सेंसर, बाड़े, माउंटिंग संरचना और इलेक्ट्रॉनिक्स का एक साथ परीक्षण करें।
परीक्षण प्रतिनिधि लक्ष्य. वास्तविक वस्तु आकार, सामग्री, कोण, गति और पर्यावरणीय स्थितियों का उपयोग करके प्रदर्शन को मान्य करें।
खुले प्रकार के अल्ट्रासोनिक सेंसर आमतौर पर एक खुले ध्वनिक उद्घाटन के साथ एक धातु आवास का उपयोग करते हैं। इन्हें आमतौर पर इनडोर इलेक्ट्रॉनिक्स, विकास बोर्ड, रोबोट, ऑब्जेक्ट डिटेक्शन और लागत-संवेदनशील दूरी-माप प्रणाली के लिए चुना जाता है।
वे कुशल ध्वनिक संचरण प्रदान कर सकते हैं लेकिन आम तौर पर बारिश, पानी के स्प्रे, संक्षेपण या गंभीर संदूषण के सीधे संपर्क के लिए डिज़ाइन नहीं किए जाते हैं जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो।
जलरोधक या मौसम प्रतिरोधी अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक सीलबंद सामने की सतह और सुरक्षात्मक आवास का उपयोग करते हैं। वे ऑटोमोटिव पार्किंग सिस्टम, आउटडोर उपकरण, तरल-स्तर माप, सुरक्षा उत्पादों और धूल या नमी के संपर्क में आने वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
सुरक्षात्मक संरचना ध्वनिक प्रतिक्रिया को बदल देती है, इसलिए वॉटरप्रूफ मॉडल को उचित ड्राइव आवृत्ति, वोल्टेज और प्राप्त सर्किट के साथ मेल खाना चाहिए।
एक एकीकृत अल्ट्रासोनिक रेंजिंग मॉड्यूल एक या एक से अधिक ट्रांसड्यूसर को इलेक्ट्रॉनिक्स संचारित करने, प्रवर्धन प्राप्त करने, सिग्नल प्रोसेसिंग और एक डिजिटल या एनालॉग आउटपुट इंटरफ़ेस के साथ जोड़ता है।
मॉड्यूल सिस्टम विकास को सरल बनाते हैं लेकिन कस्टम ट्रांसड्यूसर-आधारित सर्किट की तुलना में आंतरिक तरंग, लाभ और पहचान एल्गोरिदम पर कम नियंत्रण प्रदान करते हैं।
उच्च-आवृत्ति अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर में छोटी तरंग दैर्ध्य होती है और छोटी विशेषताओं या अधिक विशिष्ट मापों का पता लगाने में सहायता कर सकती है। हालाँकि, उच्च-आवृत्ति ध्वनि आमतौर पर हवा में अधिक दृढ़ता से क्षीण होती है, जो व्यावहारिक संवेदन सीमा को कम कर सकती है।
आवृत्ति का चयन सीमा, लक्ष्य आकार, रिज़ॉल्यूशन, ट्रांसड्यूसर व्यास, पर्यावरणीय क्षीणन और सिस्टम बैंडविड्थ के अनुसार किया जाना चाहिए, बजाय यह मानने के कि उच्च आवृत्ति हमेशा बेहतर होती है।
| लाभ | सीमाएँ |
|---|---|
| गैर-संपर्क दूरी और उपस्थिति माप | न्यूनतम संवेदन दूरी या अंधा क्षेत्र है |
| कई पारदर्शी, गहरे और परावर्तक वस्तुओं का पता लगा सकता है | नरम या छिद्रपूर्ण सामग्री ध्वनि को अवशोषित कर सकती है |
| दृश्यमान रोशनी के बिना काम करता है | चिकने कोण वाले लक्ष्य प्रतिध्वनि को दूर तक प्रतिबिंबित कर सकते हैं |
| तरल से संपर्क किए बिना तरल स्तर को माप सकते हैं | फोम, तरंगें, अशांति या वाष्प विश्वसनीयता को कम कर सकते हैं |
| छोटी और मध्यम दूरी के अनुप्रयोगों के लिए लागत प्रभावी | सटीक रेंजिंग के लिए तापमान क्षतिपूर्ति की आवश्यकता हो सकती है |
| खुले, जलरोधक, उच्च-आवृत्ति और एकीकृत मॉडल के रूप में उपलब्ध है | एकाधिक सेंसर एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं |
| कॉम्पैक्ट और एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के लिए उपयुक्त | आस-पास की संरचनाएँ द्वितीयक प्रतिबिंब बना सकती हैं |
कोई भी एकल संवेदन तकनीक प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए आदर्श नहीं है। उपयुक्त विकल्प लक्ष्य, आवश्यक सीमा, प्रतिक्रिया गति, रिज़ॉल्यूशन, प्रकाश की स्थिति, पर्यावरणीय जोखिम और सिस्टम लागत पर निर्भर करता है।
| तुलना | अल्ट्रासोनिक सेंसर | इन्फ्रारेड या फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर | LiDAR या लेजर डिस्टेंस सेंसर |
|---|---|---|---|
| माप सिद्धांत | उड़ान का ध्वनि समय | परावर्तित या बाधित प्रकाश | उड़ान का लेजर या ऑप्टिकल समय |
| लक्ष्य रंग संवेदनशीलता | आम तौर पर कम | महत्वपूर्ण हो सकता है | ऑप्टिकल परावर्तन पर निर्भर करता है |
| पारदर्शी लक्ष्य का पता लगाना | उपयुक्त लक्ष्य कोण के साथ अक्सर प्रभावी | एक विशेष ऑप्टिकल सेंसर की आवश्यकता हो सकती है | स्पष्ट सामग्री के लिए कठिन हो सकता है |
| बीम का आकार | अपेक्षाकृत व्यापक ध्वनि शंकु | आमतौर पर संकरा | बहुत संकीर्ण स्थान या स्कैनिंग किरण |
| प्रतिक्रिया की गति | ध्वनि यात्रा समय द्वारा सीमित | आम तौर पर तेज़ | आम तौर पर तेज़ |
| मुख्य पर्यावरणीय चिंता | तापमान, वायु प्रवाह, अवशोषण और ध्वनिक प्रतिबिंब | परिवेशीय प्रकाश, धूल, रंग और ऑप्टिकल संदूषण | ऑप्टिकल संदूषण, परावर्तनशीलता, कोहरा और लागत |
| विशिष्ट शक्ति | विभिन्न सामग्रियों की विश्वसनीय गैर-संपर्क पहचान | तेजी से वस्तु का पता लगाना और सटीक प्रकाश धब्बे | लंबी दूरी, संकीर्ण बीम और उच्च स्थानिक परिशुद्धता |
मोबाइल रोबोट, स्वचालित निर्देशित वाहन, सेवा रोबोट और शैक्षिक प्लेटफ़ॉर्म भौतिक संपर्क के बिना दीवारों, उपकरणों, लोगों और अन्य बाधाओं का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग करते हैं।
वाहन बंपर में स्थापित वॉटरप्रूफ अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर आस-पास की बाधाओं की दूरी को मापते हैं और पार्किंग-चेतावनी प्रणाली, कम गति वाले पैंतरेबाज़ी और निकटता अलर्ट का समर्थन करते हैं।
नीचे की ओर मुख वाला अल्ट्रासोनिक स्तर सेंसर, सेंसर से तरल सतह तक की दूरी को मापता है। टैंक के आयाम और सेंसर की स्थिति ज्ञात होने पर नियंत्रक शेष तरल ऊंचाई की गणना कर सकता है।
अनुप्रयोग परीक्षण के दौरान फोम, वाष्प, हलचल, कोणीय तरल सतहों और आंतरिक टैंक संरचनाओं का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
अल्ट्रासोनिक सेंसर कन्वेयर पर उत्पादों का पता लगा सकते हैं, स्टैक ऊंचाई की निगरानी कर सकते हैं, घटक उपस्थिति की पुष्टि कर सकते हैं, कंटेनरों की गिनती कर सकते हैं और पारदर्शी बोतलों या फिल्मों का पता लगा सकते हैं जो मानक ऑप्टिकल सेंसर के लिए मुश्किल हो सकते हैं।
अल्ट्रासोनिक पहचान दृश्य रोशनी की आवश्यकता के बिना दरवाजे, प्रवेश द्वार, प्रतिबंधित क्षेत्रों और अलार्म सिस्टम के पास आंदोलन या उपस्थिति की पहचान कर सकती है।
कम दूरी के अल्ट्रासोनिक सेंसर कम ऊंचाई पर मंडराने या उतरने के दौरान ड्रोन और जमीन के बीच की दूरी को माप सकते हैं। रोटर वायु प्रवाह, सतह कोण, घास और ध्वनि हस्तक्षेप पर विचार किया जाना चाहिए।
अल्ट्रासोनिक निकटता का पता लगाने को डिस्पेंसर, घरेलू उपकरणों, नियंत्रण पैनल, अपशिष्ट डिब्बे और स्पर्श-मुक्त सक्रियण या स्तर की निगरानी की आवश्यकता वाले अन्य उत्पादों में एकीकृत किया जा सकता है।
एक उपयुक्त अल्ट्रासोनिक सेंसर का चयन करने के लिए आवृत्ति चुनने से कहीं अधिक की आवश्यकता होती है। आपूर्तिकर्ता को संपूर्ण आवेदन शर्तें प्रदान करें ताकि ध्वनिक, विद्युत और यांत्रिक डिज़ाइन का एक साथ मूल्यांकन किया जा सके।
| पुष्टि करने के लिए चयन आइटम | प्रश्न |
|---|---|
| माप श्रेणी | न्यूनतम और अधिकतम लक्ष्य दूरी क्या हैं? |
| लक्ष्य | लक्ष्य की सामग्री, आकार, आकार, कोण और गति की गति क्या है? |
| आवृत्ति | क्या 40 किलोहर्ट्ज़ आवश्यक सीमा और लक्ष्य आकार के लिए उपयुक्त है? |
| बीम कोण | क्या विस्तृत पहचान क्षेत्र या संकीर्ण दिशात्मक किरण की आवश्यकता है? |
| पर्यावरण | क्या सेंसर बारिश, संक्षेपण, धूल, रसायन, हवा या अत्यधिक तापमान का सामना करेगा? |
| सटीकता और संकल्प | एप्लिकेशन किस माप त्रुटि और दोहराव को स्वीकार कर सकता है? |
| प्रतिक्रिया समय | सिस्टम को कितनी जल्दी लक्ष्य का पता लगाना या ट्रैक करना चाहिए? |
| विद्युत इंटरफ़ेस | क्या नंगे ट्रांसड्यूसर, ट्रांसमीटर-रिसीवर जोड़ी, एनालॉग आउटपुट या डिजिटल मॉड्यूल की आवश्यकता है? |
| ड्राइव सर्किट | किस वोल्टेज, बर्स्ट वेवफॉर्म, एम्पलीफायर और रिसीवर आर्किटेक्चर का उपयोग किया जाएगा? |
| यांत्रिक डिज़ाइन | किस व्यास, ऊंचाई, टर्मिनल, केबल, कनेक्टर और माउंटिंग विधि की आवश्यकता है? |
| मात्रा और अनुकूलन | प्रोटोटाइप मात्रा, वार्षिक मात्रा और कस्टम-प्रदर्शन आवश्यकताएँ क्या हैं? |
संपूर्ण ध्वनि शंकु को बाड़े की दीवारों और बढ़ते ब्रैकेट से दूर रखें।
ध्वनिक उद्घाटन को साधारण प्लास्टिक, मोटे कपड़े या अनुपयुक्त जाल से न ढकें।
निकटतम लक्ष्य को निर्दिष्ट मृत क्षेत्र से बाहर रखें।
चिकने लक्ष्यों को संवेदन अक्ष के लंबवत जितना संभव हो उतना करीब संरेखित करें।
जब सेंसर मोटर, पंप या मैकेनिकल एक्चुएटर्स के पास स्थापित किया गया हो तो कंपन अलगाव का उपयोग करें।
उच्च-वर्तमान स्विचिंग निशान और शोर वाले पावर सर्किट को रिसीवर इनपुट से दूर रखें।
कमजोर इको सिग्नल के लिए उपयुक्त ग्राउंडिंग, शील्डिंग और फ़िल्टरिंग का उपयोग करें।
ट्रांसड्यूसर चेहरे पर पानी, बर्फ, तेल या भारी संदूषण को इकट्ठा होने से रोकें।
ध्वनिक हस्तक्षेप को कम करने के लिए आसन्न अल्ट्रासोनिक सेंसर को क्रमिक रूप से ट्रिगर करें।
अंतिम उत्पाद आवास में स्थापित होने के बाद सेंसर को कैलिब्रेट और मान्य करें।
मनोर्शी निर्माताओं, इलेक्ट्रॉनिक्स डेवलपर्स और औद्योगिक उपकरण आपूर्तिकर्ताओं के लिए ओपन-टाइप, वॉटरप्रूफ, हाई-फ़्रीक्वेंसी, पार्किंग-सहायता और लेवल-सेंसिंग अल्ट्रासोनिक उत्पाद प्रदान करता है।
उपलब्ध मूल्यांकन मापदंडों में केंद्र आवृत्ति, ध्वनि दबाव स्तर, प्राप्त संवेदनशीलता, बीम कोण, समाई, रिंगिंग समय, ऑपरेटिंग तापमान, आवास आयाम, टर्मिनल, लीड तार और पर्यावरण संरक्षण शामिल हो सकते हैं।
देखने के लिए 40 kHz वॉटरप्रूफ अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर और रिसीवर या संपूर्ण ब्राउज़ करें मनोर्शी अल्ट्रासोनिक सेंसर रेंज.
एक नए एप्लिकेशन के लिए, आवश्यक माप सीमा, लक्ष्य सामग्री, ऑपरेटिंग वातावरण, आपूर्ति वोल्टेज, बीम कोण, आयाम, वार्षिक मात्रा और अपेक्षित आउटपुट प्रदान करें। मनोर्शी से संपर्क करें । सेंसर चयन, नमूने या अनुकूलित अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर आवश्यकताओं पर चर्चा करने के लिए
अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर एक गैर-संपर्क उपकरण है जो एक अल्ट्रासोनिक पल्स उत्सर्जित करता है, परावर्तित प्रतिध्वनि का पता लगाता है और ध्वनि के राउंड-ट्रिप यात्रा समय से लक्ष्य की दूरी की गणना करता है।
मूल सूत्र दूरी = प्रतिध्वनि समय × ध्वनि की गति ÷ 2 है । गणना को दो भागों में विभाजित किया गया है क्योंकि मापा समय में लक्ष्य की ओर जाने वाली यात्रा और प्राप्तकर्ता की वापसी यात्रा शामिल होती है।
चालीस किलोहर्ट्ज़ ट्रांसड्यूसर आकार, ध्वनिक आउटपुट, वायु क्षीणन, घटक उपलब्धता और छोटी से मध्यम दूरी की पहचान के बीच एक व्यावहारिक संतुलन प्रदान करता है। यह सामान्य है लेकिन हर एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त नहीं है।
अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटक है जो विद्युत ऊर्जा को अल्ट्रासाउंड या अल्ट्रासाउंड को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। एक अल्ट्रासोनिक सेंसर अकेले ट्रांसड्यूसर या ट्रांसड्यूसर, ड्राइवर, रिसीवर और सिग्नल-प्रोसेसिंग इलेक्ट्रॉनिक्स वाले पूर्ण मॉड्यूल को संदर्भित कर सकता है।
ब्लाइंड जोन सेंसर के सामने का न्यूनतम क्षेत्र है जहां विश्वसनीय दूरी माप संभव नहीं है। यह मुख्य रूप से ट्रांसड्यूसर रिंगिंग, सर्किट रिकवरी समय और करीबी प्रतिध्वनि को छुपाने वाले मजबूत संचरित सिग्नल के कारण होता है।
तापमान हवा में ध्वनि की गति को बदल देता है। यदि गणना एक निश्चित ध्वनि गति का उपयोग करती है जबकि वास्तविक तापमान बदलता है, तो रिपोर्ट की गई दूरी में आनुपातिक त्रुटि होगी। तापमान क्षतिपूर्ति पूर्ण सटीकता में सुधार करती है।
हाँ। अल्ट्रासोनिक सेंसिंग दृश्य-प्रकाश प्रतिबिंब पर निर्भर नहीं करती है, इसलिए यह कई पारदर्शी सामग्रियों का पता लगा सकती है। हालाँकि, एक चिकनी पारदर्शी सतह को एक उपयुक्त कोण पर रखा जाना चाहिए ताकि ध्वनिक प्रतिध्वनि रिसीवर तक वापस आ जाए।
पता लगाना संभव हो सकता है, लेकिन नरम, छिद्रपूर्ण और रेशेदार सामग्री अल्ट्रासोनिक ऊर्जा को अवशोषित कर सकती है और कमजोर गूँज पैदा कर सकती है। वास्तविक सामग्री, मोटाई और सतह की स्थिति का उपयोग करके प्रभावी सीमा का परीक्षण किया जाना चाहिए।
हाँ। टैंक के ऊपर स्थापित एक सेंसर तरल को छुए बिना तरल की सतह तक की दूरी को माप सकता है। शांत सतहें आम तौर पर झागदार, अशांत, कोणीय या भारी वाष्प से ढकी सतहों की तुलना में बेहतर परिणाम प्रदान करती हैं।
लक्ष्य रंग का आम तौर पर थोड़ा सीधा प्रभाव होता है क्योंकि अल्ट्रासोनिक सेंसर दृश्य प्रकाश के बजाय ध्वनि का उपयोग करते हैं। सतह का कोण, कठोरता, आकार, बनावट और ध्वनिक अवशोषण आमतौर पर अधिक महत्वपूर्ण होते हैं।
अंधेरा अल्ट्रासोनिक सेंसिंग को प्रभावित नहीं करता. मध्यम धूल या कोहरे का ऑप्टिकल सेंसर की तुलना में कम प्रभाव हो सकता है, लेकिन भारी धूल, पानी की बूंदें, संघनन या ट्रांसड्यूसर चेहरे को ढकने वाली सामग्री अभी भी प्रदर्शन को कम कर सकती है।
नहीं, अल्ट्रासोनिक ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है और इसके प्रसार के लिए हवा, गैस, तरल या ठोस जैसे माध्यम की आवश्यकता होती है। एक पारंपरिक वायु-युग्मित अल्ट्रासोनिक रेंजिंग सेंसर वैक्यूम में काम नहीं कर सकता है।
सामान्य कारणों में अंधे क्षेत्र के अंदर एक लक्ष्य, कमजोर ध्वनिक प्रतिबिंब, एक कोणीय या गतिशील लक्ष्य, पास की संरचनात्मक गूँज, विद्युत शोर, तापमान भिन्नता, वायु प्रवाह, ट्रांसड्यूसर संदूषण और अन्य अल्ट्रासोनिक सेंसर से हस्तक्षेप शामिल हैं।
सेंसरों को क्रमिक रूप से ट्रिगर करें और अगले सेंसर को सक्रिय करने से पहले प्रत्येक संचरित पल्स और उसकी गूँज को कम होने के लिए पर्याप्त समय दें। सिंक्रोनाइज़ेशन, रिक्ति, ध्वनिक अलगाव और कोडित सिग्नल भी क्रॉसस्टॉक को कम कर सकते हैं।
जब लक्ष्य स्थिति भिन्न होती है या बड़े पहचान क्षेत्र की आवश्यकता होती है तो एक व्यापक बीम चुनें। जब आस-पास की वस्तुओं को बाहर रखा जाना हो या अधिक दिशात्मक माप की आवश्यकता हो तो एक संकरा बीम चुनें। केवल एक नाममात्र कोण के बजाय संपूर्ण ध्वनि-शंकु प्रतिक्रिया का मूल्यांकन करें।
खुले प्रकार के सेंसर संरक्षित इनडोर अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं और कुशल ध्वनिक प्रदर्शन प्रदान कर सकते हैं। वाटरप्रूफ सेंसर ऑटोमोटिव, आउटडोर, तरल-स्तर या उच्च आर्द्रता वाले वातावरण के लिए बेहतर हैं। सही विकल्प पर्यावरणीय जोखिम, सीमा और यांत्रिक आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
केंद्र आवृत्ति, मापने की सीमा, लक्ष्य विवरण, आवश्यक बीम कोण, एसपीएल संचारण, संवेदनशीलता प्राप्त करना, ड्राइव वोल्टेज, सर्किट प्रकार, ऑपरेटिंग तापमान, जलरोधक आवश्यकता, आयाम, माउंटिंग विधि, टर्मिनल, केबल लंबाई, कनेक्टर, प्रमाणन आवश्यकताएं और वार्षिक आदेश मात्रा प्रदान करें।
