Megtekintések: 585 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2020-05-21 Eredet: Telek
Az ultrahangos érzékelők érintésmentes érzékelők, amelyek nagyfrekvenciás hanghullámokat használnak tárgyak észlelésére, távolság mérésére, folyadékszint figyelésére és az anyag helyzetének azonosítására. Széles körben használják a gyártásban, az energiarendszerekben, a kohászatban, az építőanyagokban, a vegyi anyagokban, az élelmiszer-feldolgozásban, az autóiparban, a raktározásban, a hajókban, a textilgyártásban, a szállításban, a robotikában, a folyadékszint-felügyeletben, a nyílt csatornás áramlás érzékelésében és az ipari automatizálásban.
Az ultrahangos érzékelők fő előnyei a nagy mérési pontosság, a stabil működés, az érintésmentes érzékelés, az erős irányíthatóság, valamint a sok folyékony és szilárd anyaggal való munkavégzés képessége. Az ultrahangos érzékelőknek azonban vannak korlátai is, mint például a rögzített frekvenciatartomány, a viszonylag magas hajtási feszültség, a vak zónák, a korlátozott hatótávolság, valamint a hőmérsékletre, a puha anyagokra, a légáramlásra és a telepítési körülményekre való érzékenység.
Az ultrahangos érzékelő ultrahanghullámok továbbításával és a visszavert visszhang fogadásával működik. Az érzékelő nagyfrekvenciás hangimpulzust küld a cél felé. Amikor a hanghullám eléri a tárgy felületét, a hullám egy része visszaverődik a vevőre. Az érzékelő ezután kiszámítja a távolságot vagy pozíciót az adás és a vétel közötti idő alapján.
Az ultrahangos szonda általában piezoelektromos kerámiaelemeken alapul. Ezek a piezoelektromos elemek elektromos energiát mechanikus rezgéssé alakítanak át ultrahanghullámok továbbítására, és a kapott rezgést is vissza tudják alakítani elektromos jelekké.
Ha az alkalmazott impulzusjel megegyezik a piezoelektromos elem természetes rezonanciafrekvenciájával, az elem erősen rezeg és ultrahanghullámokat generál. Amikor a visszavert hullámok visszatérnek a szondához, a piezoelektromos elem fogadja a rezgést, és elemzés céljából elektromos jellé alakítja át.
| Előny | , miért fontos |
|---|---|
| Érintésmentes mérés | Az érzékelő képes érzékelni a tárgyakat anélkül, hogy megérintené őket, ami sérülékeny, mozgó, forró vagy korrozív anyagok esetén hasznos. |
| Számos anyaggal működik | Az ultrahangos érzékelők sok folyadékot és szilárd anyagot képesek mérni, beleértve az átlátszatlan anyagokat is, amelyek nehezen használhatók az optikai érzékelők számára. |
| Nem befolyásolja a szín vagy az átlátszóság | Mivel az érzékelés a hangvisszaverődésen alapul, a célszín és az átlátszóság általában csekély hatással van a mérésre. |
| Jó irányíthatóság | Az ultrahanghullámok rövid hullámhosszúak és erős irányúak, így alkalmasak távolság- és szintmérésre. |
| Sötét környezetben is működhet | Az optikai érzékelőkkel ellentétben az ultrahangos érzékelők nem függenek a látható fénytől. |
| Por, füst vagy köd esetén hasznos | Sok ultrahangos érzékelő jobban teljesít, mint az optikai érzékelők poros, füstös vagy gyenge megvilágítású környezetben. |
| gyakorolt hatás | az alkalmazásra |
|---|---|
| Fix frekvencia tartomány | A 40 kHz-es érzékelő általában csak a tervezett frekvenciatartomány közelében működik, például körülbelül 38-42 kHz. |
| Magasabb hajtási feszültség | Egyes ultrahangos jelátalakítók nagy csúcs-csúcs feszültséget igényelnek, ezért az alacsony feszültségű áramköröknek szükség lehet egy boost áramkörre vagy transzformátorra. |
| A hőmérséklet befolyása | A hang sebessége a levegő hőmérsékletével változik, ami befolyásolhatja a távolságmérés pontosságát. |
| A puha anyagok elnyelik a hangot | A hab, a szövet és más puha felületek elnyelik az ultrahanghullámokat és csökkentik a visszhang erősségét. |
| Vakzóna | Az érzékelőhöz túl közel lévő tárgyak a minimális érzékelési távolságon belül lehetnek, és nem mérhetők pontosan. |
| Korlátozott hatótávolság | Az ultrahanghullámok a távolsággal gyengülnek, így az érzékelő hatótávolságát a frekvencia, a teljesítmény, a célfelület és a környezet korlátozza. |
Az ultrahanghullámok nagy frekvenciájúak, rövid hullámhosszúak, kicsi a diffrakciója, erős irányultságuk és jó behatolásuk sok folyadékba és szilárd anyagba. Amikor az ultrahanghullámok szennyeződéssel, határfelülettel vagy anyagfelülettel találkoznak, visszavert visszhangokat keltenek, amelyek észlelhetők és elemezhetők.
Az ultrahangos érzékelők a mozgó tárgyak Doppler-alapú érzékelését is támogathatják. Ez az ultrahangos technológiát hasznossá teszi a távolságmérésben, a folyadékszintmérésben, a tárgyérzékelésben, az áramlásfigyelésben, a hibaészlelésben, a robotikában, a parkolássegítésben, az ipari automatizálásban és az orvosi berendezésekben.
Alacsony teljesítményű ultrahangos szondákat gyakran használnak észlelésre és mérésre. A hullám típusától és szerkezetétől függően az ultrahangos szondák tartalmazhatnak egyenes szondákat a hosszanti hullámokhoz, ferde szondákat a keresztirányú hullámokhoz, felületi hullámszondákat, Lamb hullámszondákat és kettős szondákat, ahol az egyik elem ad, a másik pedig fogad.
Ipari és fogyasztói alkalmazásokhoz a szokásos termékek közé tartoznak a nyílt típusú ultrahangos érzékelők, vízálló ultrahangos érzékelők, nagyfrekvenciás ultrahangos érzékelők, parkolási érzékelők és szintérzékelők. A helyes választás a hatótávtól, a frekvenciától, a háztól, a vízállóságtól, a célanyagtól és a telepítési környezettől függ.
Az ultrahangos érzékelő pontossága függ a frekvenciától, az érzékenységtől, a meghajtó feszültségtől, a célfelülettől, a levegő hőmérsékletétől, a páratartalomtól, a légáramlástól, a beépítési szögtől és a visszhangjel-feldolgozástól. A hőmérséklet-kompenzációval rendelkező érzékelő csökkentheti a hangsebesség változásaiból adódó hibákat.
Az érzékenység elsősorban a piezoelektromos elemtől függ. A nagyobb elektromechanikus csatolási együttható általában nagyobb érzékenységet jelent. A nagyobb érzékenység segít az érzékelőnek gyengébb visszhangok fogadásában, de a végső teljesítmény továbbra is a teljes áramkör kialakításától és az alkalmazási környezettől függ.
Az ultrahangos szenzorokat ipari mérésekben, mezőgazdaságban, könnyűiparban, orvosi berendezésekben, parkolórendszerekben, robotikában, biztonsági rendszerekben, szintfigyelésben, tárgyészlelésben és roncsolásmentes tesztelésben használják. Érzékelhetik azokat a hangokat és visszhangokat, amelyeket az emberi fül nem hall, majd az információt hasznos távolság-, helyzet- vagy anyagadatokká alakítja.
A gyakorlati alkalmazásokban az ultrahangos távolságmérés használható akadályelkerülésre, tartályszintmérésre, nyitott csatornás áramlás érzékelésére, jármű tolatási asszisztensére, robotnavigációra, anyagpozícionálásra, valamint fém- vagy szilárd szerkezetek hibáinak észlelésére.
Az ultrahangos érzékelő kiválasztásakor először ellenőrizze az érzékelési távolságot, a vak zónát, a célanyagot, a szükséges pontosságot, a működési frekvenciát, a meghajtási feszültséget, a sugárzási szöget, a válaszidőt, a vízállósági követelményt és az üzemi hőmérséklet-tartományt.
Kültéri vagy nedves környezetben általában a vízálló ultrahangos érzékelőt részesítik előnyben. A precíz, rövid hatótávolságú érzékeléshez a magasabb frekvenciájú érzékelő jobb felbontást biztosíthat. Nagy hatótávolságú észleléshez az alacsonyabb frekvencia és az erősebb adási teljesítmény megfelelőbb lehet.
A tömeggyártás előtt tesztelje az érzékelőt a valós telepítési helyzetben és környezetben. A szerelési szög, a burkolat nyílása, a cél alakja, a közeli akadályok, a hőmérséklet-ingadozás és az elektromos zaj befolyásolhatja a tényleges teljesítményt.
Az ultrahangos érzékelők pontos, stabil és érintésmentes mérést tesznek lehetővé számos folyékony és szilárd anyag esetében. Különösen hasznosak, ha az optikai érzékelést befolyásolja a szín, az átlátszóság, a sötétség, a por, a füst vagy a felületi visszaverődés.
Ugyanakkor az ultrahangos érzékelők nem alkalmasak minden helyzetre. Az érzékelő kiválasztása előtt a mérnököknek figyelembe kell venniük a frekvenciát, a feszültséget, az érzékenységet, a hőmérséklet-kompenzációt, a vak zónát, a hatótávolságot, a célanyagot és a telepítési feltételeket.
Az ultrahangos érzékelő nagyfrekvenciás hangimpulzus küldésével és a visszavert visszhang fogadásával méri a távolságot. A távolságot abból az időből számítják ki, amely alatt a hanghullám eljut a célpontig és visszatér.
Az ultrahangos érzékelők nagy pontosságúak lehetnek megfelelő körülmények között, különösen érintésmentes távolság- és szintméréshez. A pontosság függ a hőmérséklettől, a páratartalomtól, a célfelülettől, az érzékelő frekvenciájától, a beépítési szögtől és a jelfeldolgozástól.
A hőmérséklet megváltoztatja a hang sebességét a levegőben. A hőmérséklet változása esetén a mért távolság eltolódhat, kivéve, ha az érzékelő hőmérséklet-kompenzációt használ, vagy ha a rendszer nem korrigálja a leolvasást.
Válasszon nyitott típusú ultrahangos érzékelőt a tiszta beltéri környezethez és a kompakt berendezésekhez. Válasszon vízálló ultrahangos érzékelőt kültéri, párás, poros vagy fröccsenésveszélyes környezetekhez.
Használja a megfelelő frekvenciát, tartsa az érzékelőt a célhoz igazítva, kerülje a közeli akadályokat, biztosítson stabil hajtási feszültséget, használjon hőmérséklet-kompenzációt, és tesztelje az érzékelőt a végső telepítési környezetben.
