조회수: 585 작성자: 사이트 편집자 게시 시간: 2020-05-21 출처: 대지
초음파 센서는 고주파 음파를 사용하여 물체를 감지하고, 거리를 측정하고, 액체 레벨을 모니터링하고, 재료 위치를 식별하는 비접촉 센서입니다. 이는 제조, 전력 시스템, 야금, 건축 자재, 화학, 식품 가공, 자동차, 창고, 선박, 섬유, 운송, 로봇 공학, 액체 레벨 모니터링, 개방형 흐름 감지 및 산업 자동화에 널리 사용됩니다.
초음파 센서의 주요 장점은 높은 측정 정확도, 안정적인 작동, 비접촉 감지, 강력한 방향성, 많은 액체 및 고체 물질을 처리할 수 있는 능력입니다. 그러나 초음파 센서에는 고정된 주파수 범위, 상대적으로 높은 구동 전압, 사각지대, 제한된 범위, 온도, 부드러운 재료, 공기 흐름 및 설치 조건에 대한 민감도 등의 제한 사항도 있습니다.
초음파 센서는 초음파를 전송하고 반사된 에코를 수신하여 작동합니다. 센서는 대상을 향해 고주파 사운드 펄스를 보냅니다. 음파가 물체 표면에 도달하면 파동의 일부가 수신기로 다시 반사됩니다. 그런 다음 센서는 전송과 수신 사이의 시간을 기준으로 거리나 위치를 계산합니다.
초음파 프로브는 일반적으로 압전 세라믹 요소를 기반으로 합니다. 이러한 압전 소자는 전기 에너지를 기계적 진동으로 변환하여 초음파를 전송하고, 수신된 진동을 다시 전기 신호로 변환할 수도 있습니다.
인가된 펄스 신호가 압전소자의 고유공진주파수와 일치하면 소자가 강하게 진동하여 초음파를 발생시킵니다. 반사파가 프로브로 돌아오면 압전 소자가 진동을 받아 전기 신호로 변환하여 분석합니다.
| 장점 | 중요한 이유 |
|---|---|
| 비접촉 측정 | 센서는 물체를 만지지 않고도 물체를 감지할 수 있어 깨지기 쉽고 움직이거나 뜨겁거나 부식성인 재료에 유용합니다. |
| 다양한 재료로 작업 | 초음파 센서는 광학 센서로는 측정하기 어려운 불투명 물질을 포함하여 다양한 액체와 고체를 측정할 수 있습니다. |
| 색상이나 투명도에 영향을 받지 않음 | 감지는 소리 반사를 기반으로 하기 때문에 대상 색상과 투명도는 일반적으로 측정에 거의 영향을 미치지 않습니다. |
| 좋은 방향성 | 초음파는 파장이 짧고 방향성이 강해 거리 및 레벨 측정에 적합합니다. |
| 어두운 환경에서도 작업 가능 | 광학 센서와 달리 초음파 센서는 가시광선에 의존하지 않습니다. |
| 먼지, 연기, 안개 속에서 유용함 | 많은 초음파 센서는 먼지가 많거나 연기가 많거나 조명이 약한 환경에서 광학 센서보다 더 나은 성능을 발휘할 수 있습니다. |
| 단점 영향 | 애플리케이션에 대한 |
|---|---|
| 고정 주파수 범위 | 40kHz 센서는 일반적으로 약 38~42kHz와 같이 설계된 주파수 범위 근처에서만 작동합니다. |
| 더 높은 구동 전압 | 일부 초음파 변환기에는 높은 피크 대 피크 전압이 필요하므로 저전압 회로에는 부스트 회로나 변압기가 필요할 수 있습니다. |
| 온도 영향 | 소리의 속도는 공기 온도에 따라 변하며 이는 거리 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. |
| 부드러운 소재가 소리를 흡수함 | 폼, 직물 및 기타 부드러운 표면은 초음파를 흡수하여 에코 강도를 감소시킬 수 있습니다. |
| 사각지대 | 센서에 너무 가까운 물체는 최소 감지 거리 내에 있을 수 있으며 정확하게 측정할 수 없습니다. |
| 제한된 범위 | 초음파는 거리에 따라 감쇠되므로 센서 범위는 주파수, 전력, 대상 표면 및 환경에 따라 제한됩니다. |
초음파는 주파수가 높고 파장이 짧으며 회절이 작고 방향성이 강하며 많은 액체와 고체에 잘 침투합니다. 초음파가 불순물, 경계 또는 재료 경계면을 만나면 감지 및 분석할 수 있는 반사 에코를 생성합니다.
초음파 센서는 움직이는 물체에 대한 도플러 기반 감지도 지원할 수 있습니다. 이로 인해 초음파 기술은 거리 측정, 액체 레벨 측정, 물체 감지, 흐름 모니터링, 결함 감지, 로봇 공학, 주차 지원, 산업 자동화 및 의료 장비에 유용합니다.
저전력 초음파 프로브는 감지 및 측정에 자주 사용됩니다. 파동 유형 및 구조에 따라 초음파 프로브에는 종파용 직선 프로브, 횡파용 경사 프로브, 표면파 프로브, 램파 프로브 및 한 요소가 전송하고 다른 요소가 수신하는 이중 프로브가 포함될 수 있습니다.
산업 및 소비자 응용 분야의 경우 일반적인 제품에는 개방형 초음파 센서, 방수 초음파 센서, 고주파 초음파 센서, 주차 센서 및 레벨 센서가 포함됩니다. 올바른 선택은 범위, 주파수, 하우징, 방수 등급, 대상 재료 및 설치 환경에 따라 다릅니다.
초음파 센서의 정확도는 주파수, 감도, 구동 전압, 대상 표면, 대기 온도, 습도, 공기 흐름, 설치 각도 및 에코 신호 처리에 따라 달라집니다. 온도 보상 기능이 있는 센서는 음속 변화로 인한 오류를 줄일 수 있습니다.
감도는 주로 압전소자에 따라 달라집니다. 전기기계적 결합 계수가 클수록 일반적으로 감도가 높아집니다. 감도가 높을수록 센서가 약한 에코를 수신하는 데 도움이 되지만 최종 성능은 여전히 전체 회로 설계 및 애플리케이션 환경에 따라 달라집니다.
초음파 센서는 산업 측정, 농업, 경공업, 의료 장비, 주차 시스템, 로봇 공학, 보안 시스템, 레벨 모니터링, 물체 감지 및 비파괴 테스트에 사용됩니다. 인간의 귀로 들을 수 없는 소리와 반향을 감지한 다음 해당 정보를 유용한 거리, 위치 또는 재료 데이터로 변환할 수 있습니다.
실제 응용 분야에서 초음파 범위는 장애물 회피, 탱크 수위 측정, 개방형 흐름 감지, 차량 후진 지원, 로봇 탐색, 재료 위치 지정 및 금속 또는 고체 구조물의 결함 감지에 사용될 수 있습니다.
초음파 센서를 선택할 때 먼저 감지 거리, 사각지대, 대상 물질, 필요한 정확도, 작동 주파수, 구동 전압, 빔 각도, 응답 시간, 방수 요구 사항 및 작동 온도 범위를 확인하십시오.
실외 또는 습한 환경의 경우 일반적으로 방수 초음파 센서가 선호됩니다. 정확한 단거리 감지를 위해 더 높은 주파수의 센서가 더 나은 분해능을 제공할 수 있습니다. 장거리 감지의 경우 더 낮은 주파수와 더 강한 송신 전력이 더 적합할 수 있습니다.
양산 전 센서를 실제 설치 위치와 환경에서 테스트해 보세요. 장착 각도, 인클로저 개구부, 대상 모양, 주변 장애물, 온도 변화 및 전기 소음이 모두 실제 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
초음파 센서는 많은 액체 및 고체 물질에 대해 정확하고 안정적인 비접촉 측정을 제공합니다. 광학 감지가 색상, 투명도, 어둠, 먼지, 연기 또는 표면 반사에 의해 영향을 받을 때 특히 유용합니다.
동시에 초음파 센서가 모든 상황에 적합한 것은 아닙니다. 엔지니어는 센서를 선택하기 전에 주파수, 전압, 감도, 온도 보상, 사각지대, 범위, 대상 물질 및 설치 조건을 고려해야 합니다.
초음파 센서는 고주파 사운드 펄스를 보내고 반사된 에코를 수신하여 거리를 측정합니다. 거리는 음파가 목표물까지 도달하고 돌아오는 데 걸리는 시간으로 계산됩니다.
초음파 센서는 적합한 조건, 특히 비접촉 거리 및 레벨 측정에서 매우 정확할 수 있습니다. 정확도는 온도, 습도, 대상 표면, 센서 주파수, 설치 각도 및 신호 처리에 따라 달라집니다.
온도는 공기 중의 소리 속도를 변화시킵니다. 온도가 변하면 센서가 온도 보상을 사용하지 않거나 시스템이 판독값을 수정하지 않으면 측정된 거리가 바뀔 수 있습니다.
깨끗한 실내 환경과 컴팩트한 장비를 위해서는 개방형 초음파 센서를 선택하세요. 실외, 습하고 먼지가 많거나 물이 튀기 쉬운 환경에서는 방수 초음파 센서를 선택하세요.
올바른 주파수를 사용하고, 센서를 대상과 정렬 상태를 유지하고, 근처의 장애물을 피하고, 안정적인 구동 전압을 제공하고, 온도 보상을 사용하고, 최종 설치 환경에서 센서를 테스트하십시오.
