Қараулар: 585 Автор: Сайт редакторы Жариялау уақыты: 21.05.2020 Шығу: Сайт
Ультрадыбыстық сенсорлар - объектілерді анықтау, қашықтықты өлшеу, сұйықтық деңгейін бақылау және материалдың орнын анықтау үшін жоғары жиілікті дыбыс толқындарын пайдаланатын байланыссыз сенсорлар. Олар өндірісте, энергетикалық жүйелерде, металлургияда, құрылыс материалдарында, химияда, тамақ өңдеуде, автомобильдерде, қоймада, кемелерде, тоқыма өнеркәсібінде, көлікте, робототехникада, сұйықтық деңгейін бақылауда, ашық арна ағынын анықтауда және өнеркәсіптік автоматтандыруда кеңінен қолданылады.
Ультрадыбыстық датчиктердің негізгі артықшылықтары өлшеудің жоғары дәлдігі, тұрақты жұмысы, контактісіз анықтауы, күшті бағыттылығы және көптеген сұйық және қатты материалдармен жұмыс істеу мүмкіндігі болып табылады. Дегенмен, ультрадыбыстық сенсорларда бекітілген жиілік диапазоны, салыстырмалы түрде жоғары қозғалыс кернеуі, соқыр аймақтар, шектеулі диапазон және температураға, жұмсақ материалдарға, ауа ағынына және орнату жағдайларына сезімталдық сияқты шектеулер бар.
Ультрадыбыстық сенсор ультрадыбыстық толқындарды беру және шағылысқан жаңғырықты қабылдау арқылы жұмыс істейді. Сенсор жоғары жиілікті дыбыс импульсін нысанаға қарай жібереді. Дыбыс толқыны объектінің бетіне жеткенде толқынның бір бөлігі қабылдағышқа кері шағылысады. Содан кейін сенсор жіберу мен қабылдау арасындағы уақыт негізінде қашықтықты немесе орынды есептейді.
Ультрадыбыстық зонд әдетте пьезоэлектрлік керамикалық элементтерге негізделген. Бұл пьезоэлектрлік элементтер ультрадыбыстық толқындарды беру үшін электр энергиясын механикалық дірілге айналдыра алады, сондай-ақ олар қабылданған дірілді қайтадан электрлік сигналдарға айналдыра алады.
Қолданылатын импульстік сигнал пьезоэлектрлік элементтің табиғи резонанстық жиілігіне сәйкес келгенде, элемент қатты тербеледі және ультрадыбыстық толқындарды тудырады. Шағылған толқындар зондқа қайтып келгенде, пьезоэлектрлік элемент дірілді қабылдайды және оны талдау үшін электрлік сигналға айналдырады.
| Артықшылықтары | Неліктен маңызды |
|---|---|
| Байланыссыз өлшеу | Сенсор нысандарды ұстамай-ақ анықтай алады, бұл нәзік, қозғалатын, ыстық немесе коррозиялық материалдар үшін пайдалы. |
| Көптеген материалдармен жұмыс істейді | Ультрадыбыстық сенсорлар көптеген сұйықтықтар мен қатты заттарды, соның ішінде оптикалық сенсорлар үшін қиын мөлдір емес материалдарды өлшей алады. |
| Түс немесе мөлдірлік әсер етпейді | Анықтау дыбысты көрсетуге негізделгендіктен, мақсатты түс пен мөлдірлік әдетте өлшеуге аз әсер етеді. |
| Жақсы бағыттылық | Ультрадыбыстық толқындардың қысқа толқын ұзындығы мен күшті бағыты бар, бұл оларды қашықтық пен деңгейді өлшеуге қолайлы етеді. |
| Қараңғы ортада жұмыс істей алады | Оптикалық сенсорлардан айырмашылығы, ультрадыбыстық сенсорлар көрінетін жарыққа тәуелді емес. |
| Шаңда, түтінде немесе тұманда пайдалы | Көптеген ультрадыбыстық сенсорлар шаңды, түтін немесе жарық аз ортада оптикалық сенсорларға қарағанда жақсы жұмыс істей алады. |
| Қолдануға | әсері |
|---|---|
| Тұрақты жиілік диапазоны | 40 кГц сенсор әдетте жобаланған жиілік диапазонында ғана жұмыс істейді, мысалы, шамамен 38-42 кГц. |
| Жоғары қозғалыс кернеуі | Кейбір ультрадыбыстық түрлендіргіштер ең жоғары кернеуді қажет етеді, сондықтан төмен вольтты тізбектерге күшейту тізбегі немесе трансформатор қажет болуы мүмкін. |
| Температураның әсері | Дыбыс жылдамдығы ауа температурасына байланысты өзгереді, бұл қашықтықты өлшеу дәлдігіне әсер етуі мүмкін. |
| Жұмсақ материалдар дыбысты сіңіреді | Көбік, мата және басқа жұмсақ беттер ультрадыбыстық толқындарды сіңіріп, жаңғырық күшін төмендетуі мүмкін. |
| Соқыр аймақ | Сенсорға тым жақын нысандар ең аз анықтау қашықтығында болуы мүмкін және оларды дәл өлшеу мүмкін емес. |
| Шектеулі диапазон | Ультрадыбыстық толқындар қашықтыққа қарай әлсірейді, сондықтан сенсорлық диапазон жиілікпен, қуатпен, мақсатты бетпен және қоршаған ортамен шектеледі. |
Ультрадыбыстық толқындар жоғары жиілікке, қысқа толқын ұзындығына, шағын дифракцияға, күшті бағыттылыққа және көптеген сұйықтықтар мен қатты денелерге жақсы енуге ие. Ультрадыбыстық толқындар қоспаны, шекараны немесе материалдық интерфейсті кездестіргенде, олар анықталатын және талданатын шағылысқан жаңғырықтарды жасайды.
Ультрадыбыстық сенсорлар сонымен қатар қозғалатын объектілер үшін Доплер негізіндегі анықтауды қолдай алады. Бұл ультрадыбыстық технологияны қашықтықты өлшеуде, сұйықтық деңгейін өлшеуде, нысанды анықтауда, ағынды бақылауда, ақауларды анықтауда, робототехникада, тұраққа көмек көрсетуде, өнеркәсіптік автоматтандыруда және медициналық жабдықта пайдалы етеді.
Төмен қуатты ультрадыбыстық зондтар анықтау және өлшеу үшін жиі пайдаланылады. Толқын түрі мен құрылымына байланысты ультрадыбыстық зондтар бойлық толқындар үшін түзу зондтарды, көлденең толқындар үшін қиғаш зондтарды, беттік толқынды зондтарды, Lamb толқын зондтарын және бір элементті жіберіп, екіншісін қабылдайтын қос зондтарды қамтуы мүмкін.
Өнеркәсіптік және тұтынушылық қолданбалар үшін жалпы өнімдерге ашық түрдегі ультрадыбыстық сенсорлар, су өткізбейтін ультрадыбыстық сенсорлар, жоғары жиілікті ультрадыбыстық сенсорлар, тұрақ сенсорлары және деңгей сенсорлары кіреді. Дұрыс таңдау диапазонға, жиілікке, корпусқа, су өткізбейтін рейтингке, мақсатты материалға және орнату ортасына байланысты.
Ультрадыбыстық сенсордың дәлдігі жиілікке, сезімталдыққа, қозғалыс кернеуіне, мақсатты бетке, ауа температурасына, ылғалдылыққа, ауа ағынына, орнату бұрышына және жаңғырық сигналын өңдеуге байланысты. Температура компенсациясы бар сенсор дыбыс жылдамдығының өзгеруінен туындаған қатені азайтады.
Сезімталдық негізінен пьезоэлектрлік элементке байланысты. Үлкенірек электромеханикалық байланыс коэффициенті әдетте жоғары сезімталдықты білдіреді. Жоғары сезімталдық сенсорға әлсіз жаңғырықтарды алуға көмектеседі, бірақ соңғы өнімділік әлі де толық схема дизайнына және қолданбалы ортаға байланысты.
Ультрадыбыстық датчиктер өнеркәсіптік өлшеуде, ауыл шаруашылығында, жеңіл өнеркәсіпте, медициналық жабдықтарда, автотұрақ жүйелерінде, робототехникада, қауіпсіздік жүйесінде, деңгейді бақылауда, объектілерді анықтауда және бұзылмайтын сынақтарда қолданылады. Олар адам құлағы ести алмайтын дыбыстар мен жаңғырықтарды анықтай алады, содан кейін ақпаратты пайдалы қашықтыққа, позицияға немесе материалдық деректерге түрлендіреді.
Практикалық қолданбаларда ультрадыбыстық диапазон кедергілерді болдырмау, резервуар деңгейін өлшеу, ашық арна ағынын анықтау, көлік құралын кері бұруға көмек, роботты навигация, материалды орналастыру және металл немесе қатты құрылымдардағы ақауларды анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін.
Ультрадыбыстық сенсорды таңдағанда, алдымен анықтау қашықтығын, соқыр аймақты, мақсатты материалды, қажетті дәлдікті, жұмыс жиілігін, қозғалыс кернеуін, сәуленің бұрышын, жауап беру уақытын, су өткізбейтін талапты және жұмыс температурасының диапазонын растаңыз.
Сыртқы немесе ылғалды орта үшін әдетте су өткізбейтін ультрадыбыстық сенсорға артықшылық беріледі. Қысқа қашықтықты дәл анықтау үшін жоғары жиілікті сенсор жақсырақ ажыратымдылықты қамтамасыз етуі мүмкін. Ұзақ диапазондағы анықтау үшін төменгі жиілік пен күштірек тарату қуаты қолайлы болуы мүмкін.
Жаппай өндіру алдында сенсорды нақты орнату күйінде және қоршаған ортада тексеріңіз. Орнату бұрышы, қораптың ашылуы, нысана пішіні, жақын маңдағы кедергілер, температураның өзгеруі және электр шуының барлығы нақты өнімділікке әсер етуі мүмкін.
Ультрадыбыстық сенсорлар көптеген сұйық және қатты материалдар үшін дәл, тұрақты және байланыссыз өлшеуді ұсынады. Олар оптикалық анықтауға түс, мөлдірлік, қараңғылық, шаң, түтін немесе беттік шағылысу әсер еткенде әсіресе пайдалы.
Сонымен қатар, ультрадыбыстық сенсорлар кез келген жағдайға жарамайды. Инженерлер сенсорды таңдамас бұрын жиілікті, кернеуді, сезімталдықты, температураны өтеуді, соқыр аймақты, диапазонды, мақсатты материалды және орнату шарттарын ескеруі керек.
Ультрадыбыстық сенсор жоғары жиілікті дыбыс импульсін жіберу және шағылысқан жаңғырықты қабылдау арқылы қашықтықты өлшейді. Қашықтық дыбыс толқынының нысанаға жетуіне және кері қайтарылуына кететін уақытпен есептеледі.
Ультрадыбыстық сенсорлар қолайлы жағдайларда, әсіресе байланыссыз қашықтықты және деңгейді өлшеу үшін өте дәл болуы мүмкін. Дәлдік температураға, ылғалдылыққа, мақсатты бетке, сенсор жиілігіне, орнату бұрышына және сигналды өңдеуге байланысты.
Температура ауадағы дыбыс жылдамдығын өзгертеді. Температура өзгерген кезде, сенсор температура компенсациясын пайдаланбаса немесе жүйе көрсеткішті түзетпесе, өлшенген қашықтық өзгеруі мүмкін.
Таза ішкі орта мен ықшам жабдық үшін ашық типті ультрадыбыстық сенсорды таңдаңыз. Сыртқы, ылғалды, шаңды немесе шашырауға бейім орталар үшін су өткізбейтін ультрадыбыстық сенсорды таңдаңыз.
Дұрыс жиілікті пайдаланыңыз, сенсорды мақсатқа сәйкестендіріңіз, жақын маңдағы кедергілерден аулақ болыңыз, тұрақты қозғалыс кернеуін қамтамасыз етіңіз, температура өтемін пайдаланыңыз және сенсорды соңғы орнату ортасында тексеріңіз.
