Visualizzazioni: 87 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2020-04-14 Origine: Sito
Un sensore di portata a ultrasuoni è un dispositivo di rilevamento senza contatto che misura la distanza tra il sensore e un bersaglio trasmettendo impulsi sonori a ultrasuoni e misurando il tempo impiegato dall'eco riflesso per ritornare.
Le onde ultrasoniche hanno frequenze superiori al normale intervallo dell'udito umano di circa 20 kHz. I sensori di distanza accoppiati in aria funzionano comunemente intorno ai 40 kHz, sebbene vengano utilizzate altre frequenze a seconda del campo di misura, della risoluzione, delle dimensioni del trasduttore, del diagramma del raggio e delle condizioni ambientali richiesti.
A differenza dei sensori ottici di distanza, un sensore a ultrasuoni non dipende principalmente dal colore del bersaglio o dalla riflettività della luce visibile. Può quindi rilevare molti oggetti trasparenti, traslucidi, scuri o lucidi, a condizione che il bersaglio restituisca un'eco acustica sufficientemente forte verso il ricevitore.
Risposta rapida: un sensore di rilevamento a ultrasuoni invia un impulso sonoro ad alta frequenza verso un bersaglio, riceve l'eco riflesso e calcola la distanza in base al tempo di viaggio di andata e ritorno. La formula di base è Distanza = Velocità del suono × Tempo di eco ÷ 2.
La tecnologia a ultrasuoni è ampiamente utilizzata nel rilevamento degli ostacoli dei robot, nell'assistenza al parcheggio automobilistico, nella misurazione del livello dei liquidi, nelle porte automatiche, nell'automazione industriale, nei sistemi di sicurezza, nella movimentazione dei materiali e nel rilevamento della presenza di oggetti.
Forniture Manorshi sensori e trasduttori a ultrasuoni per la misurazione della distanza, rilevamento di oggetti, sistemi di parcheggio, rilevamento del livello e applicazioni elettroniche personalizzate.
La maggior parte dei sensori di distanza a ultrasuoni utilizza il principio del tempo di volo , chiamato anche metodo del tempo di transito dell'eco. Il sistema misura il tempo che intercorre tra la trasmissione di un impulso ultrasonico e la ricezione dell'eco riflesso.
Il circuito di controllo genera un breve burst elettrico alla frequenza nominale del trasduttore ultrasonico o in prossimità di essa.
Il trasduttore trasmittente converte il segnale elettrico in vibrazione meccanica ultrasonica.
L'impulso ultrasonico viaggia attraverso l'aria verso il bersaglio.
Parte dell'energia sonora viene riflessa dalla superficie target.
Il ricevitore converte l'eco acustico restituito in un piccolo segnale elettrico.
Il circuito di condizionamento del segnale amplifica, filtra e rileva l'eco.
Un microcontrollore o un circuito di temporizzazione misura il tempo di viaggio di andata e ritorno e lo converte in distanza.
Distanza = (Tempo di eco × Velocità del suono) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d è la distanza unidirezionale tra il sensore e il target.
t è il tempo di andata e ritorno misurato dalla trasmissione alla ricezione dell'eco.
c è la velocità del suono nel mezzo di misurazione.
Il risultato è diviso per due perché il suono viaggia dal sensore al bersaglio e poi di nuovo al sensore.
A circa 20°C, la velocità del suono nell'aria secca è di circa 343 m/s. Se il tempo di eco misurato è 5,83 millisecondi, la distanza calcolata è:
Distanza = 0,00583 secondi × 343 m/s ÷ 2
Distanza ≈ 1 metro
Questo esempio presuppone una temperatura dell'aria stabile e un'eco chiaramente rilevabile. I sistemi reali possono anche applicare la compensazione della temperatura, il filtraggio del segnale, il rilevamento della soglia, la calibrazione e la media multi-campione.
Il nucleo di molti trasduttori a ultrasuoni è un elemento ceramico piezoelettrico fissato a un diaframma metallico o a una piastra risonante. L'insieme può anche includere un risonatore, un alloggiamento acustico, terminali, materiale smorzante, rete protettiva e componenti di tenuta ambientale.
Quando viene applicata una tensione elettrica alternata alla ceramica piezoelettrica, il materiale si espande e si contrae. Questa deformazione meccanica fa vibrare il diaframma e irradia onde ultrasoniche nell'aria.
Il processo piezoelettrico inverso avviene durante la ricezione. Le onde di pressione ultrasoniche di ritorno fanno vibrare il diaframma e l'elemento piezoelettrico, generando un piccolo segnale elettrico che può essere amplificato ed elaborato dal circuito ricevente.
Un risonatore a forma di imbuto o di corno può migliorare il trasferimento di energia acustica tra l'elemento piezoelettrico e l'aria circostante. La sua geometria influenza anche la sensibilità, la frequenza di risonanza e il fascio.
Distinzione importante: la portata ultrasonica accoppiata in aria normalmente misura gli echi riflessi da una superficie target. Non deve essere confuso con l'imaging medico o con i sistemi di test non distruttivi a ultrasuoni progettati per trasmettere il suono attraverso liquidi o materiali solidi.
Un sistema di rilevamento a ultrasuoni può utilizzare un trasmettitore e un ricevitore separati o un singolo ricetrasmettitore che alterna tra trasmissione e ricezione.
| Configurazione | Metodo di lavoro | Vantaggi tipici | Considerazioni sulla progettazione |
|---|---|---|---|
| Trasmettitore e ricevitore separati | Un trasduttore trasmette in modo continuo o intermittente mentre il secondo trasduttore riceve gli echi. | Percorsi di trasmissione e ricezione separati, progettazione flessibile del circuito e nessuna necessità di cambiare un elemento tra le modalità. | È necessario controllare la spaziatura dei sensori, l'allineamento, l'accoppiamento acustico e la diafonia diretta tra trasmettitore e ricevitore. |
| Singolo ricetrasmettitore ad ultrasuoni | Un elemento trasmette l'impulso e poi passa alla modalità di ricezione. | Design meccanico compatto e allineamento più semplice tra gli assi di trasmissione e ricezione. | Il sistema deve attendere che la suoneria meccanica diminuisca prima di rilevare gli echi a distanza ravvicinata. |
| Coppia di travi | Il trasmettitore e il ricevitore sono uno di fronte all'altro e il sistema rileva quando un oggetto interrompe il percorso del suono. | Risposta rapida e rilevamento affidabile di pellicole trasparenti, bottiglie e oggetti in rapido movimento. | Questa configurazione rileva principalmente la presenza piuttosto che calcolare la distanza riflettente del bersaglio. |
La tabella seguente conserva i parametri di esempio del trasmettitore e del ricevitore a ultrasuoni da 40 kHz della pagina originale. Questi valori non devono essere trattati come specifiche universali per ogni sensore a ultrasuoni. Confermare sempre il codice prodotto finale, le condizioni di test e la scheda tecnica del prodotto prima di progettare il circuito di azionamento o approvare un componente di produzione.
| Specifica | Esempio Valore |
|---|---|
| Frequenza centrale | 40 ± 1,0kHz |
| Trasmissione del livello di pressione sonora | minimo 100dB |
| Sensibilità di ricezione | −72 dB minimo |
| Sensibilità all'eco | ≥230 mV |
| Orario di squillo | 1,2 ms massimo |
| Capacità a 1 kHz | 2400pF±20% |
| Massima tensione di pilotaggio continua | 20 Vrm |
| Angolo del fascio totale | 47° tipico a −6 dB |
| Tempo di decadimento | ≤1,2 ms |
| Temperatura operativa | Da −30°C a +80°C |
| Temperatura di conservazione | Da −30°C a +80°C |
Struttura e dimensioni del trasduttore a ultrasuoni
Coppia di trasmettitori e ricevitori a ultrasuoni da 40 kHz
Le prestazioni della portata a ultrasuoni dipendono dal trasduttore, dal circuito di comando, dal circuito di ricezione, dall'algoritmo di elaborazione del segnale, dal target e dall'ambiente di installazione. I seguenti parametri dovrebbero essere valutati insieme anziché in modo indipendente.
La frequenza centrale è la frequenza alla quale il trasduttore è progettato per funzionare in modo efficiente. Per un trasduttore ultrasonico nominale da 40 kHz, il circuito di trasmissione normalmente genera un burst vicino a 40 kHz, mentre il ricevitore viene filtrato attorno a un intervallo di frequenza simile.
Guidare troppo lontano dalla regione di risonanza può ridurre l'energia acustica trasmessa e la sensibilità di ricezione. Anche la tolleranza dei componenti, la temperatura, il montaggio e il design dell'alloggiamento possono modificare la risposta effettiva.
Il livello di pressione sonora di trasmissione indica l'intensità dell'emissione ultrasonica in condizioni di test specificate. Un valore più elevato può supportare echi più forti o distanze di rilevamento più lunghe, ma il risultato dipende dalla tensione di comando, dalla frequenza, dalla forma d'onda, dalla distanza di misurazione e dal dispositivo di prova.
I valori della pressione sonora dovrebbero essere confrontati solo quando le schede tecniche utilizzano condizioni di misurazione equivalenti.
La sensibilità di ricezione descrive l'efficacia con cui il ricevitore converte la pressione ultrasonica in ingresso in un segnale elettrico. Una sensibilità più elevata può migliorare il rilevamento degli echi deboli, ma il sistema completo dipende anche dal rumore dell'amplificatore, dalla larghezza di banda del filtro, dal guadagno, dalle impostazioni della soglia e dalle interferenze elettromagnetiche.
La sensibilità all'eco rappresenta il segnale ricevuto prodotto in base a un bersaglio definito e a una disposizione di prova. Un sistema di rilevamento utile deve distinguere l'eco reale dal rumore elettrico, dalle vibrazioni meccaniche, dall'accoppiamento acustico diretto e dalle riflessioni secondarie.
Per migliorare il riconoscimento dell'eco è possibile utilizzare il controllo automatico del guadagno, il filtraggio passa banda, il rilevamento dell'inviluppo, l'elaborazione della correlazione e le soglie adattive.
Al termine del burst di trasmissione, il trasduttore e la struttura meccanica continuano a vibrare brevemente. Questa vibrazione residua è chiamata ringing o ring-down.
Durante questo periodo di recupero, l'eco del bersaglio vicino potrebbe essere nascosto dal segnale di trasmissione residuo molto più forte. La corrispondente distanza misurabile minima è denominata zona cieca , zona morta della o distanza di rilevamento minima.
Un tempo di chiamata più breve generalmente supporta distanze di rilevamento minime più brevi, sebbene la zona cieca finale dipenda anche dal ripristino del circuito, dalla tensione del trasmettitore, dallo smorzamento, dalle impostazioni della soglia e dai metodi di elaborazione del segnale.
Un trasduttore a ultrasuoni non produce un raggio diritto infinitamente stretto. Irradia energia acustica attraverso un cono sonoro tridimensionale contenente un lobo principale e lobi laterali più piccoli.
Un raggio più ampio può rilevare oggetti su un'area più ampia ma può anche ricevere riflessi indesiderati da pareti, staffe, tubi o superfici dell'involucro vicine. Un raggio più stretto fornisce una migliore selettività direzionale ma richiede un allineamento del sensore più accurato.
Un trasduttore ultrasonico piezoelettrico si comporta in gran parte come un carico elettrico capacitivo. La sua capacità influisce sulla corrente del driver, sull'adattamento dell'impedenza, sulle perdite di commutazione e sulla progettazione del circuito risonante.
La tensione applicata deve rimanere entro i limiti nominali continui e a impulsi del trasduttore. Una tensione eccessiva può causare surriscaldamento, depolarizzazione, danni meccanici o una durata di servizio ridotta.
La temperatura influenza la velocità del suono, le caratteristiche piezoelettriche, la risonanza, la sensibilità, i materiali adesivi e i componenti elettronici. Confermare sia l'intervallo della temperatura operativa che l'intervallo della temperatura di conservazione per il modello di sensore effettivo.
La temperatura è una delle variabili ambientali più importanti perché modifica la velocità del suono. Un'approssimazione comunemente usata per l'aria secca in prossimità di condizioni atmosferiche normali è:
Velocità del suono ≈ 331,3 + (0,606 × Temperatura in °C) m/s
Un sistema che presuppone sempre 343 m/s può sviluppare un errore di distanza misurabile quando la temperatura effettiva cambia. Per le applicazioni che richiedono una precisione assoluta e stabile, posizionare un sensore di temperatura vicino al percorso acustico e aggiornare il calcolo della velocità del suono.
I target grandi generalmente restituiscono più energia acustica rispetto ai target piccoli. Un bersaglio più stretto del cono sonoro attivo può produrre un'eco debole o consentire al sensore di rilevare un oggetto più grande dietro di esso.
I valori dell'intervallo massimo vengono generalmente misurati utilizzando un target di riferimento piatto specificato. La portata pratica per fili piccoli, tubi stretti, oggetti curvi o parti irregolari può essere più breve.
Un target piatto e liscio fornisce il ritorno più forte quando la sua superficie è approssimativamente perpendicolare all'asse del sensore. Se la superficie è inclinata, gran parte dell'energia acustica potrebbe essere riflessa lontano dal ricevitore.
Le superfici ruvide diffondono il suono in più direzioni e possono tollerare una variazione angolare maggiore, ma l’energia restituita può essere meno prevedibile.
Superfici dure come metallo, vetro, plastica rigida, legno e superfici liquide calme producono spesso riflessi utili. Materiali morbidi, porosi o fibrosi come schiuma, tessuto spesso, cotone e isolamenti non aderenti possono assorbire l'energia ultrasonica e ridurre il campo di rilevamento.
Gli oggetti trasparenti sono spesso rilevabili perché gli ultrasuoni non dipendono dalla trasparenza visibile. Tuttavia, una superficie liscia in vetro o plastica necessita comunque di un angolo adeguato per riflettere il suono verso il sensore.
Gli oggetti che si trovano all'interno della zona cieca specificata non possono essere misurati in modo affidabile. Il sensore potrebbe segnalare l'assenza di target, un valore instabile o una falsa distanza generata da squilli e riflessioni interne.
L'installazione deve mantenere il target previsto più vicino oltre la distanza di rilevamento minima indicata nella scheda tecnica finale del sensore o del modulo.
Un forte flusso d'aria può alterare il percorso sonoro effettivo, mentre i gradienti di temperatura in rapido cambiamento possono piegare l'onda acustica o modificarne la velocità di propagazione lungo il percorso di misurazione.
Evitare di montare un sensore di portata di precisione direttamente accanto a uscite di aria calda, ventole di raffreddamento, sfiati di vapore o fonti termiche rapidamente fluttuanti.
Un'umidità moderata generalmente ha un effetto minore della temperatura, ma può comunque influenzare l'attenuazione acustica e il funzionamento del sensore. Gocce d'acqua, condensa, ghiaccio o contaminazione sulla superficie del trasduttore possono bloccare o distorcere il percorso del suono.
Le applicazioni all'aperto o con umidità elevata dovrebbero utilizzare un trasduttore a ultrasuoni adeguatamente sigillato o impermeabile anziché presupporre che un sensore di tipo aperto sia protetto dall'ambiente.
Pareti, staffe di montaggio, coperture protettive, bordi della vasca e telai della macchina possono restituire echi indesiderati. Queste riflessioni potrebbero arrivare prima o dopo l'eco del target previsto e causare misurazioni errate.
Mantieni il cono sonoro principale pulito e testa il gruppo completo del sensore nella custodia finale invece di valutare solo il trasduttore nudo.
Quando diversi sensori a ultrasuoni funzionano vicini, un ricevitore può rilevare un impulso trasmesso da un altro sensore. Questo si chiama diafonia acustica e può creare letture errate della distanza.
Utilizzare l'attivazione sincronizzata, la misurazione sequenziale, una spaziatura adeguata, l'isolamento acustico fisico o metodi di trasmissione codificati per ridurre le interferenze.
Utilizzare la compensazione della temperatura. Misurare la temperatura dell'aria vicino al percorso acustico e aggiornare il calcolo della velocità del suono.
Mantieni il bersaglio fuori dalla zona cieca. Verificare la distanza di misurazione minima in base alla tensione effettiva del convertitore e alle condizioni del circuito.
Allineare correttamente il bersaglio. Posizionare target lisci e piatti il più vicino possibile alla perpendicolare all'asse del sensore.
Mantenere il cono sonoro pulito. Impedire che staffe, coperture e pareti dell'involucro entrino nel campo di rilevamento.
Utilizzare il filtraggio passa banda. Filtra attorno alla frequenza operativa del trasduttore per ridurre il rumore elettrico e acustico a banda larga.
Applicare la media digitale o il filtro mediano. Misurazioni multiple possono ridurre il rumore casuale e rifiutare valori anomali isolati.
Controllare i tempi del trasmettitore. Attendere un tempo sufficiente affinché l'eco precedente scompaia prima di inviare un altro impulso.
Sincronizza più sensori. Attiva i sensori in sequenza o utilizza un metodo di sincronizzazione controllata per ridurre la diafonia.
Calibrare l'intero assieme. Testare insieme il sensore, la custodia, la struttura di montaggio e l'elettronica a distanze note.
Testare obiettivi rappresentativi. Convalida le prestazioni utilizzando le dimensioni effettive dell'oggetto, il materiale, l'angolo, la velocità e le condizioni ambientali.
I sensori a ultrasuoni di tipo aperto utilizzano normalmente un alloggiamento metallico con un'apertura acustica esposta. Sono comunemente selezionati per elettronica interna, schede di sviluppo, robot, rilevamento di oggetti e sistemi di misurazione della distanza sensibili ai costi.
Possono fornire un'efficiente trasmissione acustica ma generalmente non sono progettati per l'esposizione diretta a pioggia, spruzzi d'acqua, condensa o grave contaminazione se non diversamente specificato.
I trasduttori a ultrasuoni impermeabili o resistenti agli agenti atmosferici utilizzano una superficie anteriore sigillata e un alloggiamento protettivo. Sono adatti per sistemi di parcheggio automobilistico, apparecchiature per esterni, misurazione del livello di liquidi, prodotti per la sicurezza e applicazioni industriali esposte a polvere o umidità.
La struttura protettiva modifica la risposta acustica, quindi il modello impermeabile deve essere abbinato a una frequenza di azionamento, una tensione e un circuito di ricezione adeguati.
Un modulo di rilevamento a ultrasuoni integrato combina uno o più trasduttori con elettronica di trasmissione, amplificazione di ricezione, elaborazione del segnale e un'interfaccia di uscita digitale o analogica.
I moduli semplificano lo sviluppo del sistema ma forniscono meno controllo sulla forma d'onda interna, sul guadagno e sull'algoritmo di rilevamento rispetto a un circuito personalizzato basato su trasduttore.
I trasduttori a ultrasuoni a frequenza più elevata hanno lunghezze d'onda più corte e possono supportare il rilevamento di caratteristiche più piccole o misurazioni più specializzate. Tuttavia, il suono a frequenza più alta viene generalmente attenuato più fortemente nell'aria, il che può ridurre il campo di rilevamento pratico.
La frequenza dovrebbe essere selezionata in base alla portata, alle dimensioni del target, alla risoluzione, al diametro del trasduttore, all'attenuazione ambientale e alla larghezza di banda del sistema anziché dare per scontato che una frequenza più alta sia sempre migliore.
| Vantaggi | Limitazioni |
|---|---|
| Misurazione della distanza e della presenza senza contatto | Ha una distanza di rilevamento minima o una zona cieca |
| Può rilevare molti oggetti trasparenti, scuri e riflettenti | I materiali morbidi o porosi possono assorbire il suono |
| Funziona senza illuminazione visibile | I target con angoli lisci potrebbero riflettere l'eco |
| Può misurare il livello del liquido senza entrare in contatto con il liquido | Schiuma, onde, turbolenze o vapore possono ridurre l'affidabilità |
| Conveniente per applicazioni a corto e medio raggio | Potrebbe essere necessaria la compensazione della temperatura per una misurazione precisa |
| Disponibili nei modelli aperti, impermeabili, ad alta frequenza e integrati | Più sensori potrebbero interferire tra loro |
| Adatto per sistemi elettronici compatti e integrati | Le strutture vicine possono creare riflessioni secondarie |
Nessuna singola tecnologia di rilevamento è ideale per ogni applicazione. La scelta appropriata dipende dall'obiettivo, dalla portata richiesta, dalla velocità di risposta, dalla risoluzione, dalle condizioni di illuminazione, dall'esposizione ambientale e dal costo del sistema.
| Confronto | Sensore a ultrasuoni Sensore | a infrarossi o sensore fotoelettrico | LiDAR o sensore di distanza laser |
|---|---|---|---|
| Principio di misurazione | Tempo sonoro del volo | Luce riflessa o interrotta | Tempo di volo laser o ottico |
| Sensibilità del colore target | Generalmente basso | Può essere significativo | Dipende dalla riflettività ottica |
| Rilevamento trasparente del bersaglio | Spesso efficace con un angolo target adeguato | Potrebbe richiedere un sensore ottico specializzato | Può essere difficile per i materiali trasparenti |
| Dimensione del raggio | Cono sonoro relativamente ampio | Di solito più stretto | Punto o raggio di scansione molto stretto |
| Velocità di risposta | Limitato dal tempo di percorrenza del suono | Generalmente veloce | Generalmente veloce |
| Principale preoccupazione ambientale | Temperatura, flusso d'aria, assorbimento e riflessioni acustiche | Luce ambientale, polvere, colore e contaminazione ottica | Contaminazione ottica, riflettività, nebbia e costi |
| Forza tipica | Rilevamento affidabile senza contatto di materiali diversi | Rilevamento rapido degli oggetti e punti luminosi precisi | Lunga portata, fascio stretto ed elevata precisione spaziale |
Robot mobili, veicoli a guida automatizzata, robot di servizio e piattaforme educative utilizzano sensori a ultrasuoni per rilevare muri, attrezzature, persone e altri ostacoli senza contatto fisico.
I trasduttori a ultrasuoni impermeabili installati nei paraurti dei veicoli misurano la distanza dagli ostacoli vicini e supportano i sistemi di avviso di parcheggio, manovre a bassa velocità e avvisi di prossimità.
Un sensore di livello a ultrasuoni rivolto verso il basso misura la distanza dal sensore alla superficie del liquido. Il controller può calcolare l'altezza del liquido rimanente quando sono note le dimensioni del serbatoio e la posizione del sensore.
Schiuma, vapore, agitazione, superfici liquide angolate e strutture interne dei serbatoi devono essere valutati durante i test di applicazione.
I sensori a ultrasuoni possono rilevare prodotti sui nastri trasportatori, monitorare l'altezza della pila, confermare la presenza di componenti, contare contenitori e rilevare bottiglie o pellicole trasparenti che potrebbero essere difficili per i sensori ottici standard.
Il rilevamento a ultrasuoni può identificare movimenti o presenza vicino a porte, ingressi, aree riservate e sistemi di allarme senza richiedere illuminazione visibile.
I sensori a ultrasuoni a corto raggio possono misurare la distanza tra un drone e il suolo durante il volo stazionario o l’atterraggio a bassa quota. È necessario considerare il flusso d'aria del rotore, l'angolo della superficie, l'erba e le interferenze sonore.
Il rilevamento di prossimità a ultrasuoni può essere integrato in distributori, elettrodomestici, pannelli di controllo, contenitori per rifiuti e altri prodotti che richiedono l'attivazione senza contatto o il monitoraggio del livello.
La selezione di un sensore a ultrasuoni adatto richiede molto più della semplice scelta di una frequenza. Fornire al fornitore le condizioni applicative complete in modo che la progettazione acustica, elettrica e meccanica possa essere valutata insieme.
| Domande sull'elemento di selezione | da confermare |
|---|---|
| Intervallo di misurazione | Quali sono le distanze minime e massime del bersaglio? |
| Bersaglio | Quali sono il materiale, le dimensioni, la forma, l'angolo e la velocità di movimento del bersaglio? |
| Frequenza | 40 kHz sono appropriati per la portata richiesta e le dimensioni del target? |
| Angolo del fascio | È necessaria un'ampia area di rilevamento o un raggio direzionale stretto? |
| Ambiente | Il sensore sarà esposto a pioggia, condensa, polvere, sostanze chimiche, vento o temperature estreme? |
| Precisione e risoluzione | Quale errore di misurazione e ripetibilità può accettare l'applicazione? |
| Tempo di risposta | Quanto velocemente il sistema deve rilevare o tracciare il bersaglio? |
| Interfaccia elettrica | È necessario un trasduttore semplice, una coppia trasmettitore-ricevitore, un'uscita analogica o un modulo digitale? |
| Circuito di azionamento | Quale tensione, forma d'onda burst, architettura dell'amplificatore e del ricevitore verranno utilizzati? |
| Progettazione meccanica | Quale diametro, altezza, terminale, cavo, connettore e metodo di montaggio sono necessari? |
| Quantità e personalizzazione | Quali sono la quantità di prototipi, il volume annuale e i requisiti di prestazioni personalizzate? |
Mantenere l'intero cono sonoro lontano dalle pareti dell'involucro e dalle staffe di montaggio.
Non coprire l'apertura acustica con plastica ordinaria, tessuto spesso o rete non adatta.
Mantieni il bersaglio più vicino fuori dalla zona morta specificata.
Allineare i target lisci il più vicino possibile alla perpendicolare all'asse di rilevamento.
Utilizzare l'isolamento dalle vibrazioni quando il sensore è installato vicino a motori, pompe o attuatori meccanici.
Tenere le tracce di commutazione ad alta corrente e i circuiti di alimentazione rumorosi lontani dall'ingresso del ricevitore.
Utilizzare una messa a terra, una schermatura e un filtraggio adeguati per i segnali eco deboli.
Evitare che acqua, ghiaccio, olio o contaminazione pesante si raccolgano sulla superficie del trasduttore.
Attivare i sensori a ultrasuoni adiacenti in sequenza per ridurre le interferenze acustiche.
Calibrare e convalidare il sensore dopo averlo installato nell'alloggiamento del prodotto finale.
Manorshi fornisce prodotti a ultrasuoni di tipo aperto, impermeabili, ad alta frequenza, di assistenza al parcheggio e di rilevamento del livello per produttori, sviluppatori di elettronica e fornitori di apparecchiature industriali.
I parametri di valutazione disponibili possono includere frequenza centrale, livello di pressione sonora, sensibilità di ricezione, angolo del fascio, capacità, tempo di chiamata, temperatura operativa, dimensioni dell'alloggiamento, terminali, cavi e protezione ambientale.
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Per una nuova applicazione, fornire il campo di misura richiesto, il materiale target, l'ambiente operativo, la tensione di alimentazione, l'angolo del fascio, le dimensioni, la quantità annua e la potenza prevista. Contatta Manorshi per discutere la selezione del sensore, i campioni o i requisiti personalizzati dei trasduttori a ultrasuoni.
Un sensore di portata a ultrasuoni è un dispositivo senza contatto che emette un impulso ultrasonico, rileva l'eco riflesso e calcola la distanza dal bersaglio in base al tempo di viaggio di andata e ritorno del suono.
La formula di base è Distanza = Tempo di eco × Velocità del suono ÷ 2 . Il calcolo viene diviso per due perché il tempo misurato comprende il viaggio di andata al bersaglio e il viaggio di ritorno al ricevitore.
Quaranta kilohertz forniscono un equilibrio pratico tra dimensioni del trasduttore, uscita acustica, attenuazione dell'aria, disponibilità dei componenti e rilevamento a corto e medio raggio. È comune ma non adatto ad ogni applicazione.
Un trasduttore ultrasonico è il componente elettromeccanico che converte l'energia elettrica in ultrasuoni o gli ultrasuoni in un segnale elettrico. Un sensore a ultrasuoni può riferirsi al solo trasduttore o a un modulo completo contenente il trasduttore, il driver, il ricevitore e l'elettronica di elaborazione del segnale.
La zona cieca è l'area minima davanti al sensore dove non è possibile una misurazione affidabile della distanza. È causato principalmente dallo squillo del trasduttore, dal tempo di ripristino del circuito e dal forte segnale trasmesso che maschera un'eco ravvicinata.
La temperatura modifica la velocità del suono nell'aria. Se il calcolo utilizza una velocità del suono fissa mentre la temperatura effettiva cambia, la distanza riportata conterrà un errore proporzionale. La compensazione della temperatura migliora la precisione assoluta.
SÌ. Il rilevamento a ultrasuoni non si basa sulla riflessione della luce visibile, quindi può rilevare molti materiali trasparenti. È tuttavia necessario posizionare una superficie liscia e trasparente con un'angolazione adeguata affinché l'eco acustico ritorni al ricevitore.
Il rilevamento potrebbe essere possibile, ma i materiali morbidi, porosi e fibrosi possono assorbire energia ultrasonica e produrre echi deboli. La portata effettiva deve essere testata utilizzando il materiale, lo spessore e le condizioni della superficie effettivi.
SÌ. Un sensore installato sopra un serbatoio può misurare la distanza dalla superficie del liquido senza toccare il liquido. Le superfici calme generalmente forniscono risultati migliori rispetto alle superfici schiumose, turbolente, angolate o fortemente coperte di vapore.
Il colore target normalmente ha uno scarso effetto diretto perché i sensori a ultrasuoni utilizzano il suono anziché la luce visibile. L'angolo della superficie, la durezza, le dimensioni, la struttura e l'assorbimento acustico sono generalmente più importanti.
L'oscurità non influisce sul rilevamento a ultrasuoni. Una moderata quantità di polvere o nebbia può avere un impatto minore rispetto ai sensori ottici, ma polvere pesante, gocce d'acqua, condensa o materiale che copre la superficie del trasduttore possono comunque ridurre le prestazioni.
No. Il suono ultrasonico è un'onda meccanica e richiede un mezzo come aria, gas, liquido o solido attraverso il quale propagarsi. Un sensore di portata a ultrasuoni convenzionale accoppiato ad aria non può funzionare nel vuoto.
Le cause più comuni includono un bersaglio all'interno della zona cieca, una debole riflessione acustica, un bersaglio angolato o in movimento, echi strutturali vicini, rumore elettrico, variazione di temperatura, flusso d'aria, contaminazione del trasduttore e interferenza con altri sensori a ultrasuoni.
Attivare i sensori in sequenza e attendere un tempo sufficiente affinché ciascun impulso trasmesso e i relativi echi decadano prima di attivare il sensore successivo. Anche la sincronizzazione, la spaziatura, l'isolamento acustico e i segnali codificati possono ridurre la diafonia.
Scegliere un raggio più ampio quando la posizione del target varia o è necessaria un'area di rilevamento più ampia. Scegliere un raggio più stretto quando è necessario escludere oggetti vicini o quando è necessaria una misurazione più direzionale. Valutare la risposta completa del cono sonoro anziché solo un angolo nominale.
I sensori di tipo aperto sono adatti per applicazioni interne protette e possono offrire prestazioni acustiche efficienti. I sensori impermeabili sono migliori per ambienti automobilistici, esterni, a livello di liquidi o ad alta umidità. La scelta corretta dipende dall'esposizione ambientale, dalla portata e dai requisiti meccanici.
Fornire la frequenza centrale, il campo di misurazione, i dettagli del target, l'angolo del fascio richiesto, la SPL di trasmissione, la sensibilità di ricezione, la tensione di comando, il tipo di circuito, la temperatura operativa, i requisiti di impermeabilità, le dimensioni, il metodo di montaggio, i terminali, la lunghezza del cavo, il connettore, i requisiti di certificazione e la quantità dell'ordine annuale.
