दृश्य: 110 लेखक: ग्रेस प्रकाशन समय: 2021-06-25 उत्पत्ति: साइट
अल्ट्रासोनिक सेंसर ऐसे उपकरण हैं जो वस्तुओं का पता लगाने, दूरी मापने या गति की निगरानी करने के लिए उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करते हैं। वे विद्युत संकेतों को अल्ट्रासोनिक तरंगों में परिवर्तित करते हैं और फिर माप और नियंत्रण के लिए परावर्तित प्रतिध्वनि को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं।
अल्ट्रासोनिक तरंग एक यांत्रिक ध्वनि तरंग है जिसकी आवृत्ति 20kHz से अधिक होती है। क्योंकि अल्ट्रासोनिक तरंगों में छोटी तरंग दैर्ध्य, अच्छी दिशात्मकता और हवा में अपेक्षाकृत स्थिर प्रसार होता है, इसलिए उनका व्यापक रूप से दूरी माप, वस्तु का पता लगाने, तरल स्तर संवेदन, पार्किंग सेंसर, रोबोटिक्स और औद्योगिक स्वचालन में उपयोग किया जाता है।
एक विशिष्ट अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर ध्वनि तरंगों को उत्सर्जित करने के लिए एक ट्रांसमीटर और परावर्तित तरंग को पकड़ने के लिए एक रिसीवर का उपयोग करता है। ट्रांसमिशन और इको रिसेप्शन के बीच के समय को मापकर, सेंसर सेंसर से लक्ष्य वस्तु तक की दूरी की गणना कर सकता है।
अल्ट्रासोनिक सेंसर एक गैर-संपर्क सेंसर है जो किसी वस्तु की उपस्थिति, दूरी, स्थिति या गति का पता लगाने के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग करता है। यह सर्किट डिजाइन और एप्लिकेशन के आधार पर अल्ट्रासोनिक डिस्टेंस सेंसर, ऑब्जेक्ट डिटेक्शन सेंसर, लिक्विड लेवल सेंसर या प्रॉक्सिमिटी सेंसर के रूप में काम कर सकता है।
कई 40kHz अल्ट्रासोनिक सेंसर में, अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्पन्न करने और प्राप्त करने के लिए एक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया जाता है। ट्रांसमीटर एक अल्ट्रासोनिक पल्स भेजता है, और रिसीवर लक्ष्य द्वारा परावर्तित प्रतिध्वनि का पता लगाता है। सेंसर सर्किट फिर इको सिग्नल को संसाधित करता है और दूरी या डिटेक्शन डेटा आउटपुट करता है।
अल्ट्रासोनिक सेंसर की एक जोड़ी को एक अलग ट्रांसमीटर और रिसीवर से बनाया जा सकता है, या दोनों कार्यों को एक ही ट्रांसीवर इकाई में एम्बेड किया जा सकता है। नीचे दी गई छवि मनोर्शी 40kHz अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर और रिसीवर घटकों को दिखाती है। अधिक अल्ट्रासोनिक सेंसर उत्पाद यहां उपलब्ध हैं मनोर्शी अल्ट्रासोनिक सेंसर.
अल्ट्रासोनिक सेंसर का कार्य सिद्धांत ध्वनि तरंग संचरण, प्रतिबिंब और प्रतिध्वनि का पता लगाने पर आधारित है। सेंसर लक्ष्य की ओर एक अल्ट्रासोनिक पल्स उत्सर्जित करता है। जब ध्वनि तरंग वस्तु की सतह तक पहुँचती है, तो तरंग का कुछ भाग रिसीवर पर वापस परावर्तित हो जाता है।
सेंसर प्रतिध्वनि यात्रा समय को मापता है, जिसे उड़ान का समय भी कहा जाता है। चूँकि हवा में ध्वनि की गति ज्ञात है, इसलिए दूरी की गणना अल्ट्रासोनिक तरंग के राउंड-ट्रिप समय से की जा सकती है।
दूरी = ध्वनि की गति × प्रतिध्वनि समय / 2
परिणाम को 2 से विभाजित किया जाता है क्योंकि ध्वनि तरंग सेंसर से वस्तु तक जाती है और फिर वस्तु से सेंसर तक लौट आती है। मापा गया प्रतिध्वनि समय एक राउंड-ट्रिप का समय है, एक तरफ़ा समय नहीं।
| चरण | क्या होता है |
|---|---|
| 1. विद्युत संकेत इनपुट | सर्किट अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर पर एक विद्युत संकेत लागू करता है। |
| 2. अल्ट्रासोनिक तरंग उत्सर्जन | पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर कंपन करता है और अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्सर्जित करता है। |
| 3. प्रतिध्वनि प्रतिबिम्ब | तरंग तब परावर्तित होती है जब वह किसी वस्तु, तरल सतह या इंटरफ़ेस से मिलती है। |
| 4. इको रिसेप्शन | रिसीवर परावर्तित अल्ट्रासोनिक तरंग का पता लगाता है। |
| 5. सिग्नल गणना | नियंत्रण सर्किट उड़ान के समय से दूरी की गणना करता है। |
एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर आमतौर पर धातु कंपन प्लेट या रेज़ोनेटर से जुड़े पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक क्रिस्टल का उपयोग करता है। जब एक वैकल्पिक विद्युत वोल्टेज को पीज़ोसेरेमिक तत्व पर लागू किया जाता है, तो यह तेजी से फैलता और सिकुड़ता है।
यह यांत्रिक कंपन अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न करता है। गुंजयमान यंत्र और आवास ध्वनिक ऊर्जा को आगे निर्देशित करने में मदद करते हैं, इसलिए उत्सर्जित ध्वनि तरंग सभी दिशाओं में समान रूप से फैलने के बजाय एक दिशात्मक किरण के रूप में यात्रा करती है।
एक अल्ट्रासोनिक रिसीवर विपरीत तरीके से काम करता है। जब परावर्तित अल्ट्रासोनिक तरंग रिसीवर तक पहुँचती है, तो कंपन प्लेट गति करती है। यह कंपन पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक डिस्क में स्थानांतरित हो जाता है।
पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण, सिरेमिक तत्व यांत्रिक रूप से तनावग्रस्त होने पर एक विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। सेंसर सर्किट इस कमजोर सिग्नल को प्रवर्धित और संसाधित करता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि कोई प्रतिध्वनि वापस आई है या नहीं और प्रतिध्वनि आने में कितना समय लगा।
संक्षेप में, अल्ट्रासोनिक सेंसर अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्रसारित और प्राप्त दोनों कर सकते हैं। संचारित करते समय, वे विद्युत ऊर्जा को अल्ट्रासोनिक कंपन में परिवर्तित करते हैं। गूँज प्राप्त करते समय, वे अल्ट्रासोनिक कंपन को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं। इसीलिए इन्हें अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर भी कहा जाता है।
क्योंकि पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्व आमतौर पर गोलाकार होता है, उत्सर्जित अल्ट्रासोनिक तरंग में एक दिशात्मक किरण पैटर्न होता है। बीम क्रॉस-सेक्शन अक्सर दीर्घवृत्त के समान होता है, इसलिए पता लगाने की सीमा कोण, आवृत्ति, ट्रांसड्यूसर आकार, ध्वनिक शक्ति और लक्ष्य प्रतिबिंब द्वारा सीमित होती है।
कुछ अल्ट्रासोनिक सेंसर डिज़ाइनों के लिए, क्षैतिज पहचान कोण ऊर्ध्वाधर पहचान कोण से अधिक व्यापक हो सकता है। उदाहरण के लिए, संरचना और अनुप्रयोग के आधार पर, एक सेंसर का क्षैतिज बीम कोण लगभग 120 डिग्री और ऊर्ध्वाधर बीम कोण लगभग 60 डिग्री हो सकता है।
| प्रदर्शन कारक प्रभाव | सेंसर कार्य पर |
|---|---|
| आवृत्ति | कम आवृत्तियाँ दूर तक यात्रा करती हैं, जबकि उच्च आवृत्तियाँ छोटी दूरी पर बेहतर रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकती हैं। |
| बीम कोण | एक संकीर्ण किरण दिशात्मक पहचान में सुधार करती है; एक विस्तृत किरण अधिक क्षेत्र को कवर करती है। |
| लक्ष्य सतह | नरम, कोणीय या छिद्रपूर्ण सतहों की तुलना में सपाट, कठोर सतहें अल्ट्रासाउंड को बेहतर ढंग से प्रतिबिंबित करती हैं। |
| तापमान | तापमान ध्वनि की गति को बदल देता है और दूरी की सटीकता को प्रभावित कर सकता है। |
| पर्यावरण | धूल, नमी, हवा, झाग, कंपन और अन्य अल्ट्रासोनिक स्रोत सिग्नल की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकते हैं। |
सरल संरचना और सुविधाजनक विनिर्माण।
लक्ष्य वस्तु को छुए बिना गैर-संपर्क दूरी माप।
ऑप्टिकल सेंसर की तुलना में लक्ष्य रंग, पारदर्शिता, या परिवेश प्रकाश से कम प्रभावित होता है।
पारदर्शी वस्तुओं, चमकदार सतहों, तरल स्तर और कई ठोस सामग्रियों का पता लगाने के लिए उपयुक्त।
सामान्य पर्यावरणीय विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा आसानी से हस्तक्षेप नहीं किया जाता है।
खुले प्रकार, जलरोधी प्रकार, उच्च-आवृत्ति प्रकार, ट्रांसमीटर, रिसीवर या एकीकृत ट्रांसीवर के रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है।
| प्रकार | विवरण | विशिष्ट उपयोग |
|---|---|---|
| अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर | विद्युत संकेतों को अल्ट्रासोनिक तरंगों में परिवर्तित करता है। | दूरी मॉड्यूल, रिपेलर डिवाइस, सेंसिंग सिस्टम। |
| अल्ट्रासोनिक रिसीवर | अल्ट्रासोनिक गूँज को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है। | इको डिटेक्शन और सिग्नल प्राप्त करने वाले सर्किट। |
| अल्ट्रासोनिक ट्रांसीवर | एक इकाई में संचारण और प्राप्त करने के कार्यों को संयोजित करता है। | कॉम्पैक्ट दूरी सेंसर और ऑब्जेक्ट डिटेक्शन मॉड्यूल। |
| वाटरप्रूफ अल्ट्रासोनिक सेंसर | आर्द्र, बाहरी या तरल-संबंधित वातावरण के लिए सीलबंद आवास का उपयोग करता है। | पार्किंग सेंसर, आउटडोर रेंजिंग, टैंक लेवल सेंसिंग। |
| उच्च आवृत्ति अल्ट्रासोनिक सेंसर | कम दूरी पर बेहतर रिज़ॉल्यूशन के लिए उच्च आवृत्ति का उपयोग करता है। | परिशुद्धता का पता लगाना, चिकित्सा, औद्योगिक निरीक्षण। |
जहां भी गैर-संपर्क माप की आवश्यकता होती है वहां अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया जाता है। वे विशेष रूप से तब उपयोगी होते हैं जब ऑप्टिकल सेंसर रंग, प्रकाश, पारदर्शिता, धूल या चमक से प्रभावित हो सकते हैं।
कार पार्किंग सेंसर और रिवर्सिंग रडार।
रोबोट बाधा निवारण और नेविगेशन।
टैंकों और कंटेनरों में तरल स्तर का माप।
औद्योगिक स्वचालन और वस्तु का पता लगाना।
स्मार्ट कचरा डिब्बे, स्वचालित दरवाजे और उपस्थिति का पता लगाना।
विशेष प्रणालियों में प्रवाह माप, रिसाव का पता लगाना और गैर-विनाशकारी परीक्षण।
यद्यपि अल्ट्रासोनिक सेंसर कई अनुप्रयोगों में विश्वसनीय हैं, लेकिन वे हर लक्ष्य या वातावरण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। नरम, छिद्रपूर्ण, कोणीय, बहुत छोटी, या ध्वनि-अवशोषित वस्तुएं कमजोर प्रतिध्वनि लौटा सकती हैं। फोम, अशांति, तेज़ हवा की गति और तापमान परिवर्तन भी माप सटीकता को प्रभावित कर सकते हैं।
सटीक अल्ट्रासोनिक दूरी माप के लिए, इंजीनियरों को सही आवृत्ति, बीम कोण, सेंसर प्रकार, स्थापना स्थिति और क्षतिपूर्ति विधि का चयन करना चाहिए। कठोर वातावरण में, आमतौर पर वॉटरप्रूफ या सीलबंद अल्ट्रासोनिक सेंसर को प्राथमिकता दी जाती है।
अल्ट्रासोनिक सेंसर उच्च-आवृत्ति ध्वनि तरंगों को प्रसारित करने और परावर्तित गूँज प्राप्त करने का काम करते हैं। दूरी की गणना उड़ान के समय सिद्धांत का उपयोग करके प्रतिध्वनि समय और ध्वनि की गति से की जाती है।
क्योंकि अल्ट्रासोनिक सेंसर गैर-संपर्क, रंग और प्रकाश के प्रति असंवेदनशील होते हैं, और कई ठोस और तरल लक्ष्यों के लिए उपयुक्त होते हैं, उनका व्यापक रूप से दूरी माप, वस्तु का पता लगाने, तरल स्तर सेंसिंग, ऑटोमोटिव सिस्टम और औद्योगिक स्वचालन में उपयोग किया जाता है।
अल्ट्रासोनिक सेंसर ध्वनि पल्स उत्सर्जित करके, परावर्तित प्रतिध्वनि प्राप्त करके और प्रतिध्वनि समय से दूरी की गणना करके दूरी मापते हैं। मूल सूत्र दूरी = ध्वनि की गति × समय/2 है।
एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर विद्युत ऊर्जा को अल्ट्रासोनिक ध्वनि तरंगों में परिवर्तित करता है। एक अल्ट्रासोनिक रिसीवर परावर्तित अल्ट्रासोनिक तरंगों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है। कुछ अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक घटक में दोनों कार्य कर सकते हैं।
40kHz अल्ट्रासोनिक सेंसर आम हैं क्योंकि वे रेंज, संवेदनशीलता, घटक आकार, बिजली की खपत और लागत के बीच एक व्यावहारिक संतुलन प्रदान करते हैं। इनका व्यापक रूप से रेंजिंग मॉड्यूल, ऑब्जेक्ट डिटेक्शन और पार्किंग सेंसर सिस्टम में उपयोग किया जाता है।
हाँ। क्योंकि अल्ट्रासोनिक सेंसर प्रकाश के बजाय ध्वनि तरंगों का उपयोग करते हैं, वे कई पारदर्शी वस्तुओं का पता लगा सकते हैं जो ऑप्टिकल सेंसर के लिए मुश्किल हैं। वास्तविक परिणाम वस्तु के आकार, कोण, आकार और ध्वनिक प्रतिबिंब पर निर्भर करता है।
सटीकता तापमान, आर्द्रता, हवा, लक्ष्य कोण, लक्ष्य सामग्री, सतह खुरदरापन, सेंसर संरेखण, बीम कोण, पर्यावरणीय शोर और आस-पास की वस्तुओं से गूंज हस्तक्षेप से प्रभावित हो सकती है।
अल्ट्रासोनिक सेंसर आमतौर पर दृश्य प्रकाश या वस्तु के रंग से प्रभावित नहीं होते हैं क्योंकि वे ध्वनि तरंगों का उपयोग करते हैं। यह उन्हें अंधेरे वातावरण, पारदर्शी लक्ष्यों, चमकदार सतहों और अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी बनाता है जहां ऑप्टिकल सेंसर अविश्वसनीय हो सकते हैं।
अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर का उपयोग कार रिवर्सिंग रडार, रोबोट बाधा निवारण, तरल स्तर माप, औद्योगिक स्वचालन, स्मार्ट कचरा डिब्बे, स्वचालित दरवाजे, पार्किंग सिस्टम और गैर-संपर्क पहचान उपकरण में किया जाता है।
