Il principio della misurazione degli ultrasuoni

La misurazione degli ultrasuoni è una tecnologia che utilizza le onde sonore per determinare la distanza tra due oggetti.È diventato uno strumento essenziale in vari settori, tra cui quello automobilistico, sanitario e della robotica.Lo scopo di questo articolo è fornire una spiegazione completa del principio della misurazione degli ultrasuoni e delle sue applicazioni.

Cos'è la portata ultrasonica?

La misurazione ad ultrasuoni è una tecnica che utilizza onde sonore ad alta frequenza per determinare la distanza tra due oggetti.Funziona trasmettendo un'onda ultrasonica da un trasduttore e misurando il tempo impiegato dall'onda per rimbalzare dopo aver colpito un oggetto.Il tempo impiegato dall'onda per ritornare viene utilizzato per calcolare la distanza tra il trasduttore e l'oggetto.Esistono vari tipi di sensori a ultrasuoni, inclusi sensori a trasduttore singolo e sensori a doppio trasduttore.

Principio di funzionamento della portata ultrasonica

Il principio della misurazione degli ultrasuoni si basa sulla fisica delle onde sonore.Quando un'onda ultrasonica viene trasmessa da un trasduttore, viaggia attraverso l'aria e raggiunge un oggetto.L'onda poi rimbalza al trasduttore e viene misurato il tempo impiegato dall'onda per ritornare.Questo tempo viene utilizzato per calcolare la distanza tra il trasduttore e l'oggetto.

Il trasduttore svolge un ruolo importante nella misurazione degli ultrasuoni.È responsabile sia della trasmissione che della ricezione dell'onda ultrasonica.Il trasduttore converte i segnali elettrici in vibrazioni meccaniche, che vengono poi trasmesse come onde ultrasoniche.Quando l'onda colpisce un oggetto e rimbalza indietro, il trasduttore riceve l'onda e la riconverte in un segnale elettrico.

Vantaggi e limiti della portata ultrasonica

La misurazione a ultrasuoni presenta numerosi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di misurazione.È senza contatto, il che significa che può essere utilizzato per misurare la distanza tra gli oggetti senza toccarli fisicamente.È anche accurato, fornendo misurazioni precise anche su lunghe distanze.

Tuttavia, la misurazione degli ultrasuoni presenta anche alcune limitazioni.È influenzato da fattori ambientali come la temperatura, la pressione dell’aria e l’umidità.Inoltre, non può penetrare oggetti solidi, il che significa che non può misurare la distanza di un oggetto che si trova dietro un altro oggetto.Ciò può limitarne l'utilità in alcune applicazioni.

Rispetto ad altre tecnologie di telemetria, come la telemetria laser e quella a infrarossi, la telemetria a ultrasuoni è relativamente economica e facile da implementare.Ciò lo rende una scelta popolare per un'ampia gamma di applicazioni.

Applicazioni della portata ultrasonica

La gamma ad ultrasuoni viene utilizzata in una varietà di settori, tra cui quello automobilistico, sanitario e della robotica.Nell'industria automobilistica, la misurazione degli ultrasuoni viene utilizzata per la misurazione della distanza e il rilevamento degli ostacoli nei veicoli.Ciò consente ai veicoli di evitare collisioni e parcheggiare in sicurezza.

Nel settore sanitario, la misurazione degli ultrasuoni viene utilizzata per l'imaging non invasivo e per misurare la distanza tra gli organi interni.Ciò consente ai professionisti medici di diagnosticare e curare i pazienti senza la necessità di procedure invasive.

Nel campo della robotica, la misurazione degli ultrasuoni viene utilizzata per la navigazione e per evitare gli ostacoli.I robot dotati di sensori a ultrasuoni possono spostarsi in ambienti complessi ed evitare ostacoli, rendendoli più efficaci ed efficienti.

Il futuro della portata ultrasonica

Il campo della misurazione degli ultrasuoni è in rapida evoluzione e vengono fatti continuamente nuovi progressi.In futuro, è probabile che la misurazione degli ultrasuoni verrà integrata in un numero ancora maggiore di settori e applicazioni.

Una potenziale applicazione futura della misurazione degli ultrasuoni è nel campo dei veicoli autonomi.I veicoli autonomi richiederanno sistemi di misurazione della distanza altamente accurati e affidabili per navigare in sicurezza.La misurazione degli ultrasuoni potrebbe svolgere un ruolo cruciale in questo, fornendo le misurazioni della distanza necessarie per consentire ai veicoli autonomi di operare in sicurezza.

Un'altra potenziale applicazione della misurazione degli ultrasuoni è nel campo dell'automazione industriale.Con la crescente domanda di sistemi di automazione efficienti ed economici, la misurazione degli ultrasuoni potrebbe svolgere un ruolo chiave nel fornire misurazioni accurate e affidabili per i robot industriali.

Conclusione

In conclusione, la misurazione degli ultrasuoni è una tecnologia che utilizza onde sonore ad alta frequenza per determinare la distanza tra due oggetti.È diventato uno strumento essenziale in vari settori, tra cui quello automobilistico, sanitario e della robotica.Il principio della misurazione ultrasonica si basa sulla fisica delle onde sonore ed è reso possibile dall'uso di trasduttori ultrasonici.Sebbene la portata a ultrasuoni presenti alcune limitazioni, presenta anche numerosi vantaggi, che la rendono una scelta popolare per un'ampia gamma di applicazioni.Il futuro della misurazione degli ultrasuoni sembra luminoso, con nuovi progressi e potenziali applicazioni all'orizzonte.

La frequenza delle onde sonore che l'orecchio umano può sentire è 20HZ ~ 20KHz.Quando la frequenza è superiore a 20 KHz, l'orecchio umano non può sentirla.Pertanto chiamiamo 'onda ultrasonica' l'onda sonora con una frequenza superiore a 20 KHz.

Gli ultrasuoni hanno una forte direttività e percorrono una lunga distanza nell'aria.Si rifletterà quando si incontrano ostacoli.Pertanto, le persone spesso utilizzano le onde ultrasoniche per la misurazione della distanza.

Il metodo più comune per la misurazione della distanza a ultrasuoni è il metodo di rilevamento dell'eco.Il trasmettitore a ultrasuoni emette onde ultrasoniche in una determinata direzione.Contemporaneamente all'emissione il timer avvia il cronometraggio.Il ricevitore a ultrasuoni interrompe immediatamente il cronometraggio quando riceve le onde ultrasoniche riflesse.La velocità di propagazione delle onde ultrasoniche nell'aria è di 340 m/s.In base al tempo registrato dal timer si può calcolare la distanza dal punto di emissione alla superficie dell'ostacolo.

I principali indicatori di prestazione dei sensori a ultrasuoni includono:

(1) Frequenza di lavoro.La frequenza di lavoro è la frequenza di risonanza del chip piezoelettrico.Quando la frequenza della tensione CA applicata alle sue due estremità è uguale alla frequenza di risonanza del chip, l'energia in uscita è maggiore e anche la sensibilità è massima.

(2) Temperatura di esercizio.Poiché la distanza del punto del materiale piezoelettrico è generalmente relativamente elevata, soprattutto la sonda a ultrasuoni per la diagnosi utilizza una potenza ridotta, quindi la temperatura di lavoro è relativamente bassa e può funzionare a lungo senza guasti.La temperatura della sonda a ultrasuoni utilizzata nelle cure mediche è relativamente elevata ed è necessario un dispositivo di raffreddamento separato.

(3) Sensibilità.Dipende principalmente dal chip di produzione stesso, il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico è elevato e la sensibilità è elevata.

Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, non è difficile per noi trovare l'applicazione dei sensori a ultrasuoni.Ad esempio, il radar di retromarcia utilizza onde ultrasoniche per misurare la distanza, in modo da realizzare la funzione di parcheggio e di evitamento degli ostacoli. L'ingegnere di Manorshi consiglia tre sensori a ultrasuoni MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR e MSW-A1840H12TR.Hanno una buona stabilità, un'elevata sensibilità e un'elevata precisione e sono stati ben accolti dal mercato.