Skatījumi: 87 Autors: Vietnes redaktors Publicēšanas laiks: 2020-04-14 Izcelsme: Vietne
Ultraskaņas diapazona sensors ir bezkontakta sensora ierīce, kas mēra attālumu starp sensoru un mērķi, pārraidot ultraskaņas skaņas impulsus un mērot, cik ilgi atstarotā atbalss atgriežas.
Ultraskaņas viļņu frekvences pārsniedz cilvēka parasto dzirdes diapazonu, kas ir aptuveni 20 kHz. Ar gaisu savienoti attāluma sensori parasti darbojas aptuveni 40 kHz, lai gan tiek izmantotas citas frekvences atbilstoši nepieciešamajam mērījumu diapazonam, izšķirtspējai, devēja izmēram, staru kūļa modelim un vides apstākļiem.
Atšķirībā no optiskajiem attāluma sensoriem, ultraskaņas sensors galvenokārt nav atkarīgs no mērķa krāsas vai redzamās gaismas atstarošanas. Tāpēc tas var noteikt daudzus caurspīdīgus, caurspīdīgus, tumšus vai spīdīgus objektus, ja mērķis atgriež pietiekami spēcīgu akustisko atbalsi pret uztvērēju.
Ātrā atbilde: ultraskaņas diapazona sensors sūta augstfrekvences skaņas impulsu mērķa virzienā, saņem atstaroto atbalsi un aprēķina attālumu no ceļojuma laika turp un atpakaļ. Pamatformula ir attālums = skaņas ātrums × atbalss laiks ÷ 2.
Ultraskaņas attāluma noteikšanas tehnoloģija tiek plaši izmantota robotu šķēršļu noteikšanā, automobiļu novietošanas palīgā, šķidruma līmeņa mērīšanā, automātiskajās durvīs, rūpnieciskajā automatizācijā, drošības sistēmās, materiālu apstrādē un objektu klātbūtnes noteikšanā.
Manorshi piederumi ultraskaņas sensori un devēji attāluma mērīšanai, objektu noteikšanai, stāvvietu sistēmām, līmeņa noteikšanai un pielāgotām elektroniskām lietojumprogrammām.
Lielākā daļa ultraskaņas attāluma sensoru izmanto lidojuma laika principu , ko sauc arī par atbalss tranzīta laika metodi. Sistēma mēra laiku no ultraskaņas impulsa pārraidīšanas līdz tā atstarotās atbalss saņemšanai.
Vadības ķēde rada īsu elektrisko pārrāvumu ultraskaņas devēja nominālajā frekvencē vai tuvu tai.
Raidošais devējs pārvērš elektrisko signālu ultraskaņas mehāniskajā vibrācijā.
Ultraskaņas impulss virzās pa gaisu mērķa virzienā.
Daļa skaņas enerģijas tiek atspoguļota no mērķa virsmas.
Uztvērējs pārvērš atgriezto akustisko atbalsi nelielā elektriskā signālā.
Signāla kondicionēšanas ķēde pastiprina, filtrē un nosaka atbalsi.
Mikrokontrolleris vai laika noteikšanas ķēde mēra ceļojuma laiku turp un atpakaļ un pārvērš to attālumā.
Attālums = (atbalss laiks × skaņas ātrums) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d ir vienvirziena attālums starp sensoru un mērķi.
t ir izmērītais turp un atpakaļ laiks no pārraides līdz atbalss uztveršanai.
c ir skaņas ātrums mērīšanas vidē.
Rezultāts tiek dalīts ar diviem, jo skaņa pārvietojas no sensora uz mērķi un pēc tam atpakaļ uz sensoru.
Aptuveni 20°C skaņas ātrums sausā gaisā ir aptuveni 343 m/s. Ja izmērītais atbalss laiks ir 5,83 milisekundes, aprēķinātais attālums ir:
Attālums = 0,00583 sekundes × 343 m/s ÷ 2
Attālums ≈ 1 metrs
Šis piemērs paredz stabilu gaisa temperatūru un skaidri nosakāmu atbalsi. Reālās sistēmas var izmantot arī temperatūras kompensāciju, signālu filtrēšanu, sliekšņa noteikšanu, kalibrēšanu un vairāku paraugu vidējo noteikšanu.
Daudzu ultraskaņas diapazona devēju kodols ir pjezoelektrisks keramikas elements, kas piestiprināts pie metāla diafragmas vai rezonējošas plāksnes. Komplektā var būt arī rezonators, akustiskais korpuss, spailes, slāpēšanas materiāls, aizsargsiets un vides blīvējuma komponenti.
Kad pjezoelektriskajai keramikai tiek pielikts mainīgs elektriskais spriegums, materiāls izplešas un saraujas. Šī mehāniskā deformācija liek diafragmai vibrēt un izstarot ultraskaņas viļņus gaisā.
Uzņemšanas laikā notiek reversais pjezoelektriskais process. Atgrieztie ultraskaņas spiediena viļņi vibrē diafragmu un pjezoelektrisko elementu, radot nelielu elektrisko signālu, ko uztverošā ķēde var pastiprināt un apstrādāt.
Piltuves vai ragveida rezonators var uzlabot akustiskās enerģijas pārnesi starp pjezoelektrisko elementu un apkārtējo gaisu. Tā ģeometrija ietekmē arī jutību, rezonanses frekvenci un staru kūļa modeli.
Svarīga atšķirība: ar gaisu savienota ultraskaņas diapazona mērīšana parasti mēra atbalsis, kas atspoguļojas no mērķa virsmas. To nedrīkst jaukt ar medicīniskās attēlveidošanas vai ultraskaņas nesagraujošās pārbaudes sistēmām, kas paredzētas skaņas pārraidīšanai caur šķidrumiem vai cietiem materiāliem.
Ultraskaņas attāluma noteikšanas sistēma var izmantot atsevišķu raidītāju un uztvērēju vai vienu raiduztvērēju, kas pārmaiņus pārraida un saņem.
| Konfigurācijas | darba metode | Tipiskas priekšrocības | Dizaina apsvērumi |
|---|---|---|---|
| Atsevišķs raidītājs un uztvērējs | Viens devējs nepārtraukti vai ar pārtraukumiem raida, bet otrs uztver atbalsis. | Atsevišķi pārraides un saņemšanas ceļi, elastīgs shēmas dizains un nav nepieciešams pārslēgt vienu elementu starp režīmiem. | Jākontrolē sensoru atstatums, izlīdzināšana, akustiskā savienošana un tiešā raidītāja-uztvērēja šķērsruna. |
| Viens ultraskaņas raiduztvērējs | Viens elements pārraida impulsu un pēc tam pārslēdzas uz saņemšanas režīmu. | Kompakta mehāniskā konstrukcija un vieglāka izlīdzināšana starp raidīšanas un uztveršanas asi. | Sistēmai ir jāgaida, līdz mazinās mehāniskais zvana signāls, pirms tā konstatē tuva diapazona atbalsis. |
| Caurspīdīgo staru pāris | Raidītājs un uztvērējs ir vērsti viens pret otru, un sistēma nosaka, kad kāds objekts pārtrauc skaņas ceļu. | Ātra reakcija un uzticama caurspīdīgu plēvju, pudeļu un ātri kustīgu objektu noteikšana. | Šī konfigurācija galvenokārt nosaka klātbūtni, nevis aprēķina atstarojošo mērķa attālumu. |
Nākamajā tabulā ir saglabāti piemēra 40 kHz ultraskaņas raidītāja un uztvērēja parametri no sākotnējās lapas. Šīs vērtības nevajadzētu uzskatīt par universālām specifikācijām katram ultraskaņas sensoram. Pirms piedziņas ķēdes projektēšanas vai ražošanas komponenta apstiprināšanas vienmēr apstipriniet galīgo daļas numuru, testa nosacījumus un produkta datu lapu.
| Specifikācijas | piemēra vērtība |
|---|---|
| Centrālā frekvence | 40 ± 1,0 kHz |
| Skaņas spiediena līmeņa pārraide | 100 dB minimums |
| Jutīguma uztveršana | -72 dB minimums |
| Atbalss jutība | ≥230 mV |
| Zvana laiks | maksimāli 1,2 ms |
| Kapacitāte pie 1 kHz | 2400 pF ±20% |
| Maksimālais nepārtrauktas braukšanas spriegums | 20 Vrms |
| Kopējais stara leņķis | 47° tipiski pie –6 dB |
| Sabrukšanas laiks | ≤1,2 ms |
| Darba temperatūra | -30°C līdz +80°C |
| Uzglabāšanas temperatūra | -30°C līdz +80°C |
Ultraskaņas diapazona devēja struktūra un izmēri
40 kHz ultraskaņas raidītāja un uztvērēja pāris
Ultraskaņas diapazona noteikšanas veiktspēja ir atkarīga no devēja, piedziņas ķēdes, uztveršanas ķēdes, signāla apstrādes algoritma, mērķa un instalācijas vides. Tālāk minētie parametri ir jānovērtē kopā, nevis atsevišķi.
Centrālā frekvence ir frekvence, kurā pārveidotājs ir paredzēts efektīvai darbībai. Nominālajam 40 kHz ultraskaņas devējam raidīšanas ķēde parasti ģenerē sēriju, kas ir tuvu 40 kHz, savukārt uztvērējs tiek filtrēts līdzīgā frekvenču diapazonā.
Braucot pārāk tālu no rezonanses apgabala, var samazināties pārraidītā akustiskā enerģija un uztveršanas jutība. Komponentu pielaide, temperatūra, montāža un korpusa dizains var arī mainīt efektīvo reakciju.
Raidīšanas skaņas spiediena līmenis norāda ultraskaņas izejas stiprumu noteiktos testa apstākļos. Augstāka vērtība var atbalstīt spēcīgākas atbalss vai garākus uztveršanas attālumus, taču rezultāts ir atkarīgs no piedziņas sprieguma, frekvences, viļņu formas, mērījuma attāluma un testa armatūras.
Skaņas spiediena vērtības jāsalīdzina tikai tad, ja datu lapās tiek izmantoti līdzvērtīgi mērījumu apstākļi.
Uztveršanas jutība apraksta, cik efektīvi uztvērējs pārvērš ienākošo ultraskaņas spiedienu elektriskā signālā. Lielāka jutība var uzlabot vājas atbalss noteikšanu, taču visa sistēma ir atkarīga arī no pastiprinātāja trokšņa, filtra joslas platuma, pastiprinājuma, sliekšņa iestatījumiem un elektromagnētiskajiem traucējumiem.
Atbalss jutība atspoguļo saņemto signālu, kas radīts saskaņā ar noteiktu mērķi un testa izkārtojumu. Noderīgai attāluma noteikšanas sistēmai ir jānošķir reālā atbalss no elektriskā trokšņa, mehāniskās vibrācijas, tiešas akustiskās savienojuma un sekundārās atstarošanās.
Lai uzlabotu atbalss atpazīšanu, var izmantot automātisko pastiprinājuma kontroli, joslas caurlaides filtrēšanu, aploksnes noteikšanu, korelācijas apstrādi un adaptīvos sliekšņus.
Pēc raidīšanas pārrāvuma beigām devējs un mehāniskā struktūra turpina īslaicīgi vibrēt. Šo atlikušo vibrāciju sauc par zvana signālu vai zvana signālu.
Šajā atkopšanas periodā tuvu mērķa atbalsi var slēpt daudz spēcīgāks atlikušais pārraides signāls. Attiecīgo minimālo izmērāmo attālumu sauc par aklās zonas , mirušo zonu vai minimālo sensora attālumu.
Īsāks zvana laiks parasti atbalsta īsākus minimālos noteikšanas attālumus, lai gan galīgā aklā zona ir atkarīga arī no ķēdes atjaunošanas, raidītāja sprieguma, slāpēšanas, sliekšņa iestatījumiem un signāla apstrādes metodēm.
Ultraskaņas devējs nerada bezgalīgi šauru taisnu staru kūli. Tas izstaro akustisko enerģiju caur trīsdimensiju skaņas konusu, kas satur galveno daivu un mazākas sānu daivas.
Plašāks stars var uztvert objektus lielākā platībā, bet var saņemt arī nevēlamus atstarojumus no tuvējām sienām, kronšteiniem, caurulēm vai korpusa virsmām. Šaurāks stars nodrošina labāku virziena selektivitāti, bet prasa precīzāku sensora izlīdzināšanu.
Pjezoelektriskais ultraskaņas devējs lielākoties darbojas kā kapacitatīvā elektriskā slodze. Tās kapacitāte ietekmē vadītāja strāvu, pretestības saskaņošanu, pārslēgšanas zudumus un rezonanses ķēdes dizainu.
Pielietotajam spriegumam jāpaliek devēja nominālajā nepārtrauktības un impulsa piedziņas robežās. Pārmērīgs piedziņas spriegums var izraisīt pārkaršanu, depolarizāciju, mehāniskus bojājumus vai saīsinātu kalpošanas laiku.
Temperatūra ietekmē skaņas ātrumu, pjezoelektriskos raksturlielumus, rezonansi, jutību, līmes materiālus un elektroniskās sastāvdaļas. Apstipriniet faktiskā sensora modeļa darba temperatūras diapazonu un uzglabāšanas temperatūras diapazonu.
Temperatūra ir viens no svarīgākajiem vides mainīgajiem, jo tas maina skaņas ātrumu. Parasti izmantotais tuvinājums sausam gaisam normālos atmosfēras apstākļos ir:
Skaņas ātrums ≈ 331,3 + (0,606 × Temperatūra °C) m/s
Sistēma, kas vienmēr pieņem 343 m/s, var radīt izmērāmu attāluma kļūdu, mainoties faktiskajai temperatūrai. Lietojumprogrammām, kurām nepieciešama stabila absolūta precizitāte, novietojiet temperatūras sensoru netālu no akustiskā ceļa un atjauniniet skaņas ātruma aprēķinu.
Lieli mērķi parasti atdod vairāk akustiskās enerģijas nekā mazi mērķi. Mērķis, kas ir šaurāks par aktīvo skaņas konusu, var radīt vāju atbalsi vai ļaut sensoram noteikt lielāku objektu aiz tā.
Maksimālās diapazona vērtības parasti mēra, izmantojot noteiktu plakanu atskaites mērķi. Praktiskais diapazons maziem vadiem, šaurām caurulēm, izliektiem priekšmetiem vai neregulārām daļām var būt īsāks.
Plakans, gluds mērķis nodrošina spēcīgāko atdevi, ja tā virsma ir aptuveni perpendikulāra sensora asij. Ja virsma ir sasvērta, liela daļa akustiskās enerģijas var tikt atspoguļota prom no uztvērēja.
Nelīdzenas virsmas izkliedē skaņu vairākos virzienos un var izturēt lielākas leņķiskās izmaiņas, taču atgrieztā enerģija var būt mazāk paredzama.
Cietas virsmas, piemēram, metāls, stikls, cieta plastmasa, koks un mierīgas šķidras virsmas, bieži rada noderīgus atspulgus. Mīksti, poraini vai šķiedraini materiāli, piemēram, putas, biezs audums, kokvilna un vaļīga izolācija, var absorbēt ultraskaņas enerģiju un samazināt noteikšanas diapazonu.
Caurspīdīgi objekti bieži ir nosakāmi, jo ultraskaņa nav atkarīga no redzamās caurspīdīguma. Tomēr gludai stikla vai plastmasas virsmai joprojām ir nepieciešams piemērots leņķis, lai atstarotu skaņu atpakaļ sensora virzienā.
Objektus, kas atrodas norādītajā aklajā zonā, nevar droši izmērīt. Sensors var ziņot par mērķa neesamību, nestabilu vērtību vai nepatiesu attālumu, ko rada zvana signāls un iekšējie atspīdumi.
Instalācijai ir jānotur tuvākais paredzamais mērķis, kas pārsniedz minimālo sensora attālumu, kas norādīts galīgajā sensora vai moduļa datu lapā.
Spēcīga gaisa plūsma var mainīt efektīvo skaņas ceļu, savukārt strauji mainīgie temperatūras gradienti var saliekt akustisko viļņu vai mainīt tā izplatīšanās ātrumu mērīšanas ceļā.
Izvairieties no precīza diapazona sensora uzstādīšanas tieši blakus karstā gaisa izplūdes atverēm, dzesēšanas ventilatoriem, tvaika ventilācijas atverēm vai strauji mainīgiem siltuma avotiem.
Mērenam mitrumam parasti ir mazāka ietekme nekā temperatūrai, taču mitrums joprojām var ietekmēt akustisko vājināšanos un sensora darbību. Ūdens pilieni, kondensāts, ledus vai piesārņojums uz devēja virsmas var bloķēt vai izkropļot skaņas ceļu.
Āra vai augsta mitruma lietojumos jāizmanto atbilstoši noslēgts vai ūdensnecaurlaidīgs ultraskaņas devējs, nevis jāpieņem, ka atvērta tipa sensors ir aizsargāts pret vidi.
Sienas, montāžas kronšteini, aizsargpārsegi, tvertnes malas un mašīnu rāmji var radīt nevēlamas atbalsis. Šie atspīdumi var parādīties pirms vai pēc paredzētās mērķa atbalss un izraisīt nepatiesus mērījumus.
Saglabājiet galveno skaņas konusu skaidru un pārbaudiet visu sensora komplektu galīgajā korpusā, nevis novērtējiet tikai tukšo devēju.
Ja vairāki ultraskaņas sensori darbojas tuvu viens otram, viens uztvērējs var noteikt cita sensora raidītu impulsu. To sauc par akustisko šķērsrunu, un tas var radīt nepareizus attāluma rādījumus.
Lai samazinātu traucējumus, izmantojiet sinhronizētu palaišanu, secīgu mērījumu, atbilstošu atstarpi, fizisko akustisko izolāciju vai kodētas pārraides metodes.
Izmantojiet temperatūras kompensāciju. Izmēriet gaisa temperatūru netālu no akustiskā ceļa un atjauniniet skaņas ātruma aprēķinu.
Turiet mērķi ārpus aklās zonas. Pārbaudiet minimālo mērīšanas attālumu pie faktiskā piedziņas sprieguma un ķēdes apstākļiem.
Pareizi izlīdziniet mērķi. Novietojiet gludus, plakanus mērķus pēc iespējas tuvāk perpendikulāri sensora asij.
Saglabājiet skaņas konusu skaidru. Nepieļaujiet kronšteinu, pārsegu un korpusa sienu iekļūšanu noteikšanas laukā.
Izmantojiet joslas caurlaides filtrēšanu. Filtrējiet ap devēja darbības frekvenci, lai samazinātu platjoslas elektrisko un akustisko troksni.
Izmantojiet digitālo vidējo vai vidējo filtrēšanu. Vairāki mērījumi var samazināt nejaušu troksni un noraidīt izolētas novirzes.
Kontrolēt raidītāja laiku. Pirms cita impulsa nosūtīšanas nogaidiet pietiekami daudz laika, lai iepriekšējā atbalss pazustu.
Sinhronizējiet vairākus sensorus. Iedarbiniet sensorus secīgi vai izmantojiet kontrolētu sinhronizācijas metodi, lai samazinātu šķērsrunu.
Kalibrējiet visu komplektu. Pārbaudiet sensoru, korpusu, montāžas konstrukciju un elektroniku kopā zināmos attālumos.
Pārbaudi reprezentatīvos mērķus. Apstipriniet veiktspēju, izmantojot faktisko objekta izmēru, materiālu, leņķi, ātrumu un vides apstākļus.
Atvērtā tipa ultraskaņas sensori parasti izmanto metāla korpusu ar atklātu akustisku atveri. Tos parasti izvēlas iekštelpu elektronikai, izstrādes paneļiem, robotiem, objektu noteikšanas un izmaksu ziņā jutīgām attāluma mērīšanas sistēmām.
Tie var nodrošināt efektīvu akustisko pārraidi, taču parasti tie nav paredzēti tiešai lietus, ūdens izsmidzināšanas, kondensāta vai smaga piesārņojuma iedarbībai, ja vien nav norādīts citādi.
Ūdensizturīgiem vai pret laikapstākļiem izturīgiem ultraskaņas devējiem tiek izmantota noslēgta priekšējā virsma un aizsargapvalks. Tie ir piemēroti automobiļu stāvvietu sistēmām, āra iekārtām, šķidruma līmeņa mērīšanai, drošības produktiem un rūpnieciskiem lietojumiem, kas pakļauti putekļu vai mitruma iedarbībai.
Aizsargkonstrukcija maina akustisko reakciju, tāpēc ūdensizturīgajam modelim ir jābūt saskaņotam ar atbilstošu piedziņas frekvenci, spriegumu un uztveršanas ķēdi.
Integrēts ultraskaņas diapazona noteikšanas modulis apvieno vienu vai vairākus devējus ar raidīšanas elektroniku, uztveršanas pastiprinājumu, signāla apstrādi un digitālo vai analogo izvades interfeisu.
Moduļi vienkāršo sistēmas izstrādi, bet nodrošina mazāku kontroli pār iekšējo viļņu formu, pastiprinājumu un noteikšanas algoritmu nekā pielāgota devēju shēma.
Augstākās frekvences ultraskaņas devējiem ir īsāki viļņu garumi, un tie var atbalstīt mazāku funkciju noteikšanu vai specializētākus mērījumus. Tomēr augstākas frekvences skaņa parasti tiek vājināta gaisā, kas var samazināt praktisko uztveršanas diapazonu.
Frekvence ir jāizvēlas atkarībā no diapazona, mērķa izmēra, izšķirtspējas, devēja diametra, vides vājināšanās un sistēmas joslas platuma, nevis pieņemot, ka augstāka frekvence vienmēr ir labāka.
| Priekšrocības | Ierobežojumi |
|---|---|
| Bezkontakta attāluma un klātbūtnes mērīšana | Ir minimālais uztveršanas attālums vai aklā zona |
| Var noteikt daudz caurspīdīgu, tumšu un atstarojošu objektu | Mīksti vai poraini materiāli var absorbēt skaņu |
| Darbojas bez redzama apgaismojuma | Gludi leņķiski mērķi var atstarot atbalsi |
| Var izmērīt šķidruma līmeni, nesaskaroties ar šķidrumu | Putas, viļņi, turbulence vai tvaiki var samazināt uzticamību |
| Rentabls tuviem un vidējiem lietojumiem | Precīzai diapazona noteikšanai var būt nepieciešama temperatūras kompensācija |
| Pieejami kā atvērti, ūdensizturīgi, augstfrekvences un integrēti modeļi | Vairāki sensori var traucēt viens otram |
| Piemērots kompaktām un integrētām elektroniskām sistēmām | Tuvumā esošās struktūras var radīt sekundārus atspulgus |
Neviena sensoru tehnoloģija nav ideāla katram lietojumam. Atbilstošā izvēle ir atkarīga no mērķa, nepieciešamā diapazona, reakcijas ātruma, izšķirtspējas, apgaismojuma apstākļiem, vides iedarbības un sistēmas izmaksām.
| salīdzinājums | Ultraskaņas | infrasarkanā vai fotoelektriskā sensora | LiDAR vai lāzera attāluma sensors |
|---|---|---|---|
| Mērīšanas princips | Skaņas lidojuma laiks | Atspoguļota vai pārtraukta gaisma | Lāzera vai optiskais lidojuma laiks |
| Mērķa krāsu jutība | Kopumā zems | Var būt nozīmīgs | Atkarīgs no optiskās atstarošanas |
| Caurspīdīga mērķa noteikšana | Bieži vien efektīva ar piemērotu mērķa leņķi | Var būt nepieciešams specializēts optiskais sensors | Skaidriem materiāliem var būt grūti |
| Sijas izmērs | Salīdzinoši plats skaņas konuss | Parasti šaurāks | Ļoti šaurs punkts vai skenēšanas stars |
| Atbildes ātrums | Ierobežo skaņas ceļojuma laiks | Vispār ātri | Vispār ātri |
| Galvenā vides problēma | Temperatūra, gaisa plūsma, absorbcija un akustiskie atspīdumi | Apkārtējā gaisma, putekļi, krāsa un optiskais piesārņojums | Optiskais piesārņojums, atstarošanās spēja, migla un izmaksas |
| Tipisks spēks | Uzticama dažādu materiālu bezkontakta noteikšana | Ātra objektu noteikšana un precīzi gaismas punkti | Liels diapazons, šaurs stars un augsta telpiskā precizitāte |
Mobilie roboti, automatizēti vadīti transportlīdzekļi, servisa roboti un izglītības platformas izmanto ultraskaņas sensorus, lai bez fiziska kontakta atklātu sienas, iekārtas, cilvēkus un citus šķēršļus.
Ūdensnecaurlaidīgi ultraskaņas devēji, kas uzstādīti transportlīdzekļu buferos, mēra attālumu līdz tuvējiem šķēršļiem un atbalsta stāvvietu brīdinājuma sistēmas, manevrēšanu ar mazu ātrumu un brīdinājumus par tuvumu.
Uz leju vērsts ultraskaņas līmeņa sensors mēra attālumu no sensora līdz šķidruma virsmai. Kontrolieris var aprēķināt atlikušo šķidruma augstumu, ja ir zināmi tvertnes izmēri un sensora pozīcija.
Uzklāšanas testēšanas laikā jānovērtē putas, tvaiki, maisījums, leņķiskās šķidruma virsmas un tvertnes iekšējās struktūras.
Ultraskaņas sensori var noteikt produktus uz konveijeriem, uzraudzīt kaudzes augstumu, apstiprināt komponentu klātbūtni, saskaitīt konteinerus un atklāt caurspīdīgas pudeles vai plēves, kas var būt grūti standarta optiskajiem sensoriem.
Ultraskaņas noteikšana var noteikt kustību vai klātbūtni durvju, ieeju, ierobežotu zonu un signalizācijas sistēmu tuvumā, neprasot redzamu apgaismojumu.
Tuva darbības rādiusa ultraskaņas sensori var izmērīt attālumu starp dronu un zemi, lidojot zemā augstumā vai nolaižoties. Jāņem vērā rotora gaisa plūsma, virsmas leņķis, zāle un skaņas traucējumi.
Ultraskaņas tuvuma noteikšanu var integrēt dozatoros, sadzīves ierīcēs, vadības paneļos, atkritumu tvertnēs un citos produktos, kuriem nepieciešama bezskāriena aktivizēšana vai līmeņa uzraudzība.
Lai izvēlētos piemērotu ultraskaņas sensoru, ir nepieciešams vairāk nekā izvēlēties frekvenci. Nodrošiniet piegādātājam visus lietošanas nosacījumus, lai akustisko, elektrisko un mehānisko konstrukciju varētu novērtēt kopā.
| Apstiprināmie par vienumu atlasi | jautājumi |
|---|---|
| Mērījumu diapazons | Kāds ir minimālais un maksimālais mērķa attālums? |
| Mērķis | Kāds ir mērķa materiāls, izmērs, forma, leņķis un kustības ātrums? |
| Biežums | Vai 40 kHz ir piemērots vajadzīgajam diapazonam un mērķa izmēram? |
| Stara leņķis | Vai ir nepieciešams plašs noteikšanas laukums vai šaurs virziena stars? |
| Vide | Vai sensors saskarsies ar lietu, kondensātu, putekļiem, ķimikālijām, vēju vai ekstremālām temperatūrām? |
| Precizitāte un izšķirtspēja | Kādu mērījumu kļūdu un atkārtojamību var pieņemt pieteikumā? |
| Atbildes laiks | Cik ātri sistēmai jāatklāj vai jāizseko mērķis? |
| Elektriskā saskarne | Vai ir nepieciešams tukšs devējs, raidītāja-uztvērēja pāris, analogā izeja vai digitālais modulis? |
| Piedziņas ķēde | Kāds spriegums, pārrāvuma viļņu forma, pastiprinātāja un uztvērēja arhitektūra tiks izmantota? |
| Mehāniskais dizains | Kāds diametrs, augstums, spaile, kabelis, savienotājs un montāžas metode ir nepieciešami? |
| Daudzums un pielāgošana | Kāds ir prototipa daudzums, gada apjoms un pasūtījuma veiktspējas prasības? |
Turiet visu skaņas konusu brīvu no korpusa sienām un montāžas kronšteiniem.
Nepārsedziet akustisko atveri ar parastu plastmasu, biezu audumu vai nepiemērotu sietu.
Turiet tuvāko mērķi ārpus noteiktās mirušās zonas.
Izlīdziniet gludos mērķus pēc iespējas tuvāk perpendikulāri uztveršanas asij.
Izmantojiet vibrācijas izolāciju, ja sensors ir uzstādīts motoru, sūkņu vai mehānisko izpildmehānismu tuvumā.
Neturiet lielas strāvas pārslēgšanas pēdas un trokšņainās strāvas ķēdes tālāk no uztvērēja ieejas.
Vāju atbalss signālu gadījumā izmantojiet piemērotu zemējumu, ekranējumu un filtrēšanu.
Nepieļaujiet ūdens, ledus, eļļas vai smaga piesārņojuma uzkrāšanos uz devēja virsmas.
Secīgi iedarbiniet blakus esošos ultraskaņas sensorus, lai samazinātu akustiskos traucējumus.
Kalibrējiet un apstipriniet sensoru pēc tā uzstādīšanas gala produkta korpusā.
Manorshi ražotājiem, elektronikas izstrādātājiem un rūpniecisko iekārtu piegādātājiem nodrošina atvērta tipa, ūdensnecaurlaidīgus, augstfrekvences, stāvvietas palīdzības un līmeņa sensorus ultraskaņas produktus.
Pieejamie novērtēšanas parametri var ietvert centrālo frekvenci, skaņas spiediena līmeni, uztveršanas jutību, staru kūļa leņķi, kapacitāti, zvana laiku, darba temperatūru, korpusa izmērus, spailes, svina vadus un vides aizsardzību.
Skatīt 40 kHz ūdensizturīgs ultraskaņas raidītājs un uztvērējs vai pārlūkojiet visu Manorshi ultraskaņas sensoru klāsts.
Jaunam lietojumam norādiet nepieciešamo mērīšanas diapazonu, mērķa materiālu, darbības vidi, barošanas spriegumu, staru kūļa leņķi, izmērus, gada daudzumu un paredzamo jaudu. Sazinieties ar Manorshi , lai apspriestu sensora izvēli, paraugus vai pielāgotas ultraskaņas devēja prasības.
Ultraskaņas diapazona sensors ir bezkontakta ierīce, kas izstaro ultraskaņas impulsu, nosaka atstaroto atbalsi un aprēķina attālumu līdz mērķim, pamatojoties uz skaņas ceļojuma laiku.
Pamatformula ir attālums = atbalss laiks × skaņas ātrums ÷ 2 . Aprēķins tiek dalīts ar diviem, jo izmērītais laiks ietver braucienu uz mērķi un atgriešanos uz uztvērēju.
Četrdesmit kiloherci nodrošina praktisku līdzsvaru starp devēja izmēru, akustisko jaudu, gaisa vājināšanos, komponentu pieejamību un īsa un vidēja diapazona noteikšanu. Tas ir izplatīts, bet nav piemērots katram lietojumam.
Ultraskaņas devējs ir elektromehāniska sastāvdaļa, kas pārvērš elektrisko enerģiju ultraskaņā vai ultraskaņu elektriskā signālā. Ultraskaņas sensors var attiekties uz devēju atsevišķi vai uz pilnu moduli, kas satur devēju, draiveri, uztvērēju un signālu apstrādes elektroniku.
Aklā zona ir minimālā zona sensora priekšā, kur nav iespējams uzticams attāluma mērījums. To galvenokārt izraisa devēja zvana signāls, ķēdes atjaunošanas laiks un spēcīgais pārraidīts signāls, kas maskē ciešu atbalsi.
Temperatūra maina skaņas ātrumu gaisā. Ja aprēķinos tiek izmantots fiksēts skaņas ātrums, kamēr mainās faktiskā temperatūra, ziņotajā attālumā būs proporcionāla kļūda. Temperatūras kompensācija uzlabo absolūto precizitāti.
Jā. Ultraskaņas sensors nepaļaujas uz redzamās gaismas atstarošanos, tāpēc tā var noteikt daudzus caurspīdīgus materiālus. Tomēr gludai caurspīdīgai virsmai jābūt novietotai piemērotā leņķī, lai akustiskā atbalss atgrieztos uztvērējā.
Atklāšana var būt iespējama, taču mīksti, poraini un šķiedraini materiāli var absorbēt ultraskaņas enerģiju un radīt vājas atbalsis. Efektīvais diapazons ir jāpārbauda, izmantojot faktisko materiālu, biezumu un virsmas stāvokli.
Jā. Sensors, kas uzstādīts virs tvertnes, var izmērīt attālumu līdz šķidruma virsmai, nepieskaroties šķidrumam. Mierīgas virsmas parasti nodrošina labākus rezultātus nekā putojošas, turbulentas, leņķiskas vai ar tvaiku pārklātas virsmas.
Mērķa krāsai parasti ir maz tiešas ietekmes, jo ultraskaņas sensori izmanto skaņu, nevis redzamo gaismu. Virsmas leņķis, cietība, izmērs, tekstūra un akustiskā absorbcija parasti ir svarīgāki.
Tumsa neietekmē ultraskaņas sensoru. Mēreni putekļi vai migla var mazāk ietekmēt nekā optiskos sensorus, taču spēcīgi putekļi, ūdens pilieni, kondensāts vai materiāls, kas pārklāj devēja virsmu, joprojām var samazināt veiktspēju.
Nē. Ultraskaņas skaņa ir mehānisks vilnis, un tā izplatībai ir nepieciešama vide, piemēram, gaiss, gāze, šķidrums vai cieta viela. Parasts ar gaisu savienots ultraskaņas attāluma sensors nevar darboties vakuumā.
Bieži sastopamie cēloņi ir mērķis aklajā zonā, vāja akustiskā atstarošanās, leņķveida vai kustīgs mērķis, tuvumā esošas struktūras atbalsis, elektriskais troksnis, temperatūras svārstības, gaisa plūsma, devēja piesārņojums un citu ultraskaņas sensoru radīti traucējumi.
Secīgi iedarbiniet sensorus un ļaujiet katram pārraidītajam impulsam un tā atbalss nokrist, pirms aktivizējat nākamo sensoru. Sinhronizācija, atstarpes, akustiskā izolācija un kodēti signāli var arī samazināt šķērsrunu.
Izvēlieties platāku staru kūli, ja mērķa pozīcija mainās vai ir nepieciešams lielāks uztveršanas laukums. Izvēlieties šaurāku staru kūli, ja ir jāizslēdz tuvumā esošie objekti vai ir nepieciešams vairāk virziena mērījumu. Novērtējiet visu skaņas konusa reakciju, nevis tikai vienu nominālo leņķi.
Atvērtā tipa sensori ir piemēroti aizsargātām telpām un var nodrošināt efektīvu akustisko veiktspēju. Ūdensizturīgie sensori ir labāki automobiļu, āra, šķidruma līmeņa vai augsta mitruma vidēm. Pareizā izvēle ir atkarīga no vides iedarbības, diapazona un mehāniskajām prasībām.
Norādiet centrālo frekvenci, mērīšanas diapazonu, mērķa informāciju, nepieciešamo staru kūļa leņķi, raidošo SPL, uztveršanas jutību, piedziņas spriegumu, ķēdes veidu, darba temperatūru, ūdensnecaurlaidības prasības, izmērus, montāžas metodi, spailes, kabeļa garumu, savienotāju, sertifikācijas prasības un gada pasūtījuma daudzumu.
