超音波範囲のセンサーを選択する際に注意すべき点

特に市場で利用可能な多数のオプションを使用すると、適切な超音波距離センサーを選択することは困難な作業になる可能性があります。超音波センサーは、音波を使用して距離を検出および測定するデバイスであり、ロボット工学、自動車システム、産業自動化などのさまざまなアプリケーションに最適です。この記事の目的は、プロジェクト用の超音波距離センサーを選択する際に考慮すべき重要なポイントをガイドすることを目的としています。

超音波センサーの種類

超音波センサーは、2つのカテゴリに広く分類できます。

• 近接検出センサー：

  これらのセンサーは、正確な距離を測定することなく、指定された範囲内のオブジェクトの存在を検出します。

• 距離測定センサー：

  これらのセンサーは、オブジェクトへの距離を正確に測定し、距離データの形で出力を提供します。

  
  

超音波センサーを選択するための基準

適切な超音波センサーを選択すると、プロジェクトの特定の要件に依存します。センサーのパフォーマンスに影響を与えるさまざまな要因を理解することは、情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。

考慮すべき要因

適切な超音波距離センサーを選択するには、次の要因を検討してください。

1. センシング範囲： センシング範囲とは、センサーがオブジェクトを正確に検出できる最小距離と最大距離を指します。アプリケーションの要件に一致するセンシング範囲のセンサーを選択します。

2. 精度と解像度： 精度は、センサーの測定値が実際の距離にどの程度密接に対応するかを表し、解像度は距離の最小の検出可能な変化を指します。正確な測定を必要とするアプリケーションの精度と解像度の高いセンサーを検討してください。

3. ビーム角： ビーム角は、センサーから放出される音コーンの幅です。狭いビーム角度は、より良いオブジェクトの識別とより長いセンシング範囲を提供しますが、より広いビーム角度はセンサーの視野を増加させます。アプリケーションに最適なビーム角度を選択してください。

4. 環境要因： 温度、湿度、気圧は、超音波センサーの性能に影響を与える可能性があります。アプリケーションの環境条件下で確実に動作できるセンサーを選択します。

5. 周波数： 超音波センサーの周波数は、音の伝播速度と測定の解像度を決定します。より高い周波数はより良い解像度を提供しますが、センシング範囲が短くなりますが、より低い周波数はより低い解像度でより長い範囲を提供します。アプリケーションに適した周波数を持つセンサーを選択してください。

6. 応答時間： 応答時間は、センサーが距離の変化を検出した後に出力を更新するための時間です。ロボット工学の障害物回避など、リアルタイム測定が必要なアプリケーションには、より速い応答時間が不可欠です。

7. 出力タイプ： 超音波センサーには、アナログ、デジタル、またはシリアル出力があります。システムの要件と互換性のある出力タイプのセンサーを選択します。

8. 取り付けオプション： 使用可能な取り付けオプションを検討し、センサーを希望の場所に簡単に取り付けることができることを確認してください。

9. 消費電力： 電力消費は、バッテリー駆動のアプリケーションにとって不可欠な要因です。バッテリーの寿命を延ばし、エネルギーの使用量を最小限に抑えるために、電力消費が低いセンサーを選択します。

   
   

一般的なアプリケーション

超音波範囲のセンサーは、さまざまな業界やアプリケーションで広く使用されています。

1. ロボット工学：障害物の検出と回避、距離測定、ナビゲーション。

2. 自動車システム：駐車支援、死角検出、衝突回避。

3. 産業自動化：レベル制御、オブジェクトの検出、および材料の取り扱い。

4. セキュリティシステム：侵入検知、アクセス制御、および境界監視。

5. 医療機器：流体レベルの監視と流量測定。

結論

適切な超音波距離センサーを選択することは、プロジェクトの成功に不可欠です。センシング範囲、精度、解像度、ビーム角度、環境要因、周波数、応答時間、出力タイプ、取り付けオプション、消費電力などの要因を考慮することにより、情報に基づいた決定を下し、アプリケーションに最適なセンサーを選択できます。

FAQ

1. 超音波センサーはあらゆる種類の材料を検出できますか？超音波センサーはほとんどの材料を検出できますが、その性能は、材料の組成、表面のテクスチャ、ジオメトリによって異なる場合があります。一般に、硬い表面と平らな表面は、超音波のより良い反射を提供します。

   
   

2. 温度は超音波センサーの性能にどのように影響しますか？温度は空気中の音速に影響を及ぼし、距離測定の精度に影響を与える可能性があります。一部の超音波センサーには、さまざまな温度で精度を維持するために、温度補償が組み込まれています。

   
   

3. 距離測定のための超音波センサーと赤外線センサーの違いは何ですか？超音波センサーは音波を使用して距離を測定しますが、赤外線センサーは光波に依存しています。超音波センサーは一般により正確であり、周囲の光や色などの環境要因の影響を受けませんが、赤外線センサーは応答時間が短くなる可能性があります。

   
   

4. 超音波センサーは屋外用途に適していますか？超音波センサーは屋外で使用できますが、その性能は、温度、湿度、空気圧などの環境要因の影響を受ける可能性があります。選択したセンサーが屋外での使用のために評価され、アプリケーションの特定の環境条件に耐えることができることを確認してください。

   
   

5. 超音波センサーは、オブジェクトを検出するために視線を必要としますか？はい、超音波センサーは、音波がオブジェクトに直接移動してセンサーに戻る必要があるため、オブジェクトを検出するために明確な視線を必要とします。センサーとオブジェクトの間の障害物は、不正確な測定値または誤検出を引き起こす可能性があります。

最新の超音波範囲センサーの原理と構造は大きく異なります。特定の測定目的に従ってセンサーを合理的に選択する方法、測定オブジェクトと測定環境は、一定量の測定を実行するときに解決する最初の問題です。超音波センサーが決定された後、一致する測定方法と測定機器を決定できます。測定結果の成功または失敗は、超音波範囲のセンサーの選択が妥当かどうかに大きく依存します。この記事では、主に、参照のみのために、超音波範囲のセンサーを選択するときに一般的に注目されるいくつかのパラメーターを紹介します。

1）測定オブジェクトと測定環境に従って、超音波センサーのタイプを決定します（以下、センサーは超音波距離センサーを置き換えます）

   特定の測定作業を実行するには、まずこの問題を解決するために使用される原則を検討する必要があります。これは、多くの要因を分析した後に決定する必要があります。同じ物理量を測定する場合でも、センサーの複数の原理が選択されている場合でも、センサーの原理がより適しているため、測定された特性とセンサーの使用条件に応じて次の特定の問題を考慮する必要があります。範囲のサイズ。センサーのボリューム上の測定位置の要件。測定方法が接触または非接触であるかどうか。信号抽出方法、有線または非接触測定。センサーのソースは、国内であろうと輸入されているかどうかにかかわらず、価格が耐えることができるか、それ自体で開発できるかどうか。上記の問題を検討した後、選択するセンサーのタイプを決定し、センサーの特定のパフォーマンスインジケーターを検討できます。

2）超音波距離センサーの感度選択

   一般に、センサーの線形範囲では、センサーの感度が高くなるほど、感度が高い場合にのみ、測定された変化に対応する出力信号の値は比較的大きく、これはプロセスを信号するのに役立ちます。ただし、センサーの感度が高く、測定に関連しない外部ノイズも簡単に混合され、測定精度に影響する増幅システムによって増幅されることに注意してください。したがって、外部から導入された干渉信号を最小限に抑えるために、センサー自体が高い信号対雑音比を持つ必要があります。センサーの感度は方向性です。測定値が単一のベクトルであり、方向性が高い場合、他の方向に感度が低いセンサーを選択する必要があります。測定値が多次元ベクトルである場合、センサーの交差感度が小さくなるほど良いです。

3）超音波範囲センサーの周波数応答特性

   センサーに特徴的な周波数応答は、測定される周波数範囲を決定します。許容周波数範囲内で歪みのない測定条件を維持する必要があります。実際、センサーの応答には常に特定の遅延があります。遅延時間が短いほど良い。センサーの周波数応答が高く、測定可能な信号の周波数範囲は広くなっています。ただし、構造的特性の影響により、機械システムの慣性は大きいです。低い周波数のセンサーの測定可能な信号の周波数は低いです。動的測定では、応答特性は、過度の火災エラーを避けるために、信号の特性（定常状態、一時的、ランダムなど）に基づいている必要があります。

4）超音波範囲センサーの線形範囲

   センサーの線形範囲は、出力が入力に比例する範囲を指します。理論的には、この範囲内で、感度は一定のままです。センサーの線形範囲が広いほど、範囲が大きくなり、特定の測定精度を確保できます。センサーを選択するとき、センサーのタイプが決定されるとき、その範囲が要件を満たしているかどうかを確認する必要があります。しかし、実際には、絶対的な直線性を保証するセンサーはなく、その直線性も相対的です。必要な測定精度が比較的低い場合、特定の範囲内で、小さな非線形誤差を持つセンサーは線形と見なすことができ、測定に非常に便利になります。

5）超音波範囲センサーの安定性

   センサーが一定期間使用された後、パフォーマンスを変更しないようにする能力は安定性と呼ばれます。センサー自体の構造に加えて、センサーの長期安定性に影響する要因は、主にセンサーの使用環境です（使用環境は非常に重要なリンクです。超音波範囲のセンサーを正確に選択するには、当社のスタッフに連絡してください）。したがって、センサーを良好な安定性にするには、センサーが環境に適応する強力な能力を持っている必要があります。センサーを選択する前に、それが使用される環境を調査する必要があり、特定の使用環境に従って適切なセンサーを選択する必要があります。センサーの安定性のための定量的指標があります。使用期間を超えた後、使用する前にキャリブレーションを再調整して、センサーのパフォーマンスが変化したかどうかを判断する必要があります。センサーを長時間使用できる状況では、簡単に交換できないか、キャリブレーションできない場合、選択したセンサーの安定性がより厳しく、テストに長時間耐えることができなければなりません。

仕様

6）超音波距離センサーの精度

   精度はセンサーの重要なパフォーマンスインデックスであり、測定システム全体の測定精度に関連する重要なリンクです。センサーの精度が高いほど、高価になります。したがって、センサーの精度が測定システム全体の精度要件を満たしている限り、選択する必要はありません。このようにして、同じ測定目的を満たす多くのセンサーの中から、より安価でシンプルなセンサーを選択することができます。測定目的が定性分析の場合は、リピート精度の高いセンサーを使用します。絶対値の精度が高いセンサーを使用することは適切ではありません。定量分析の場合、正確な測定値を取得する必要があり、要件を満たす精度レベルのセンサーを選択する必要があります。