Pandangan: 110 Pengarang: Grace Masa Terbit: 2021-06-25 Asal: tapak
Penderia ultrasonik ialah peranti yang menggunakan gelombang bunyi frekuensi tinggi untuk mengesan objek, mengukur jarak atau memantau pergerakan. Mereka menukar isyarat elektrik kepada gelombang ultrasonik dan kemudian menukar gema yang dipantulkan kembali kepada isyarat elektrik untuk pengukuran dan kawalan.
Gelombang ultrasonik ialah gelombang bunyi mekanikal dengan frekuensi lebih tinggi daripada 20kHz. Oleh kerana gelombang ultrasonik mempunyai panjang gelombang yang pendek, arah yang baik, dan perambatan yang agak stabil di udara, ia digunakan secara meluas dalam pengukuran jarak, pengesanan objek, penderiaan paras cecair, penderia tempat letak kereta, robotik dan automasi industri.
Penderia jarak ultrasonik biasa menggunakan pemancar untuk memancarkan gelombang bunyi dan penerima untuk menangkap gelombang yang dipantulkan. Dengan mengukur masa antara penghantaran dan penerimaan gema, sensor boleh mengira jarak dari sensor ke objek sasaran.
Penderia ultrasonik ialah penderia bukan sentuhan yang menggunakan ultrasound untuk mengesan kehadiran, jarak, kedudukan atau pergerakan objek. Ia boleh berfungsi sebagai penderia jarak ultrasonik, penderia pengesanan objek, penderia aras cecair atau penderia jarak bergantung pada reka bentuk dan aplikasi litar.
Dalam kebanyakan penderia ultrasonik 40kHz, transduser seramik digunakan untuk menjana dan menerima gelombang ultrasonik. Pemancar menghantar nadi ultrasonik, dan penerima mengesan gema yang dipantulkan oleh sasaran. Litar sensor kemudian memproses isyarat gema dan mengeluarkan data jarak atau pengesanan.
Sepasang penderia ultrasonik boleh dibuat daripada pemancar dan penerima yang berasingan, atau kedua-dua fungsi boleh dibenamkan dalam unit transceiver tunggal. Imej di bawah menunjukkan komponen pemancar dan penerima ultrasonik 40kHz Manorshi. Lebih banyak produk sensor ultrasonik boleh didapati di Penderia Ultrasonik Manorshi.
Prinsip kerja penderia ultrasonik adalah berdasarkan penghantaran gelombang bunyi, pantulan, dan pengesanan gema. Sensor memancarkan nadi ultrasonik ke arah sasaran. Apabila gelombang bunyi mencapai permukaan objek, sebahagian daripada gelombang memantul kembali ke penerima.
Penderia mengukur masa perjalanan gema, juga dipanggil masa penerbangan. Oleh kerana kelajuan bunyi di udara diketahui, jarak boleh dikira dari masa perjalanan pergi balik gelombang ultrasonik.
Jarak = Kelajuan Bunyi × Masa Gema / 2
Hasilnya dibahagikan dengan 2 kerana gelombang bunyi bergerak dari sensor ke objek dan kemudian kembali dari objek ke sensor. Masa gema yang diukur ialah masa pergi balik, bukan masa sehala.
| Langkah | Apa yang Berlaku |
|---|---|
| 1. Input isyarat elektrik | Litar menggunakan isyarat elektrik kepada pemancar ultrasonik. |
| 2. Pembebasan gelombang ultrasonik | Transduser piezoelektrik bergetar dan mengeluarkan gelombang ultrasonik. |
| 3. Refleksi gema | Gelombang memantul apabila ia bertemu dengan objek, permukaan cecair atau antara muka. |
| 4. Penerimaan gema | Penerima mengesan gelombang ultrasonik yang dipantulkan. |
| 5. Pengiraan isyarat | Litar kawalan mengira jarak dari masa penerbangan. |
An pemancar ultrasonik biasanya menggunakan kristal seramik piezoelektrik yang dilekatkan pada plat getaran logam atau resonator. Apabila voltan elektrik berselang-seli dikenakan pada elemen piezoceramic, ia mengembang dan mengecut dengan cepat.
Getaran mekanikal ini menghasilkan gelombang ultrasonik. Resonator dan perumah membantu mengarahkan tenaga akustik ke hadapan, jadi gelombang bunyi yang dipancarkan bergerak sebagai pancaran arah dan bukannya merebak sama rata ke semua arah.
Penerima ultrasonik berfungsi dengan cara yang bertentangan. Apabila gelombang ultrasonik yang dipantulkan sampai ke penerima, plat getaran bergerak. Getaran ini dipindahkan ke cakera seramik piezoelektrik.
Kerana kesan piezoelektrik, unsur seramik menghasilkan isyarat elektrik apabila ia ditekankan secara mekanikal. Litar penderia menguatkan dan memproses isyarat lemah ini untuk menentukan sama ada gema telah kembali dan berapa lama gema itu tiba.
Pendek kata, sensor ultrasonik boleh menghantar dan menerima gelombang ultrasonik. Apabila menghantar, mereka menukar tenaga elektrik kepada getaran ultrasonik. Apabila menerima gema, mereka menukar getaran ultrasonik kepada isyarat elektrik. Inilah sebabnya mengapa mereka juga dipanggil transduser ultrasonik.
Oleh kerana unsur piezoelektrik biasanya berbentuk bulat, gelombang ultrasonik yang dipancarkan mempunyai corak pancaran arah. Keratan rentas rasuk selalunya serupa dengan elips, jadi julat pengesanan dihadkan oleh sudut, kekerapan, saiz transduser, kuasa akustik dan pantulan sasaran.
Untuk sesetengah reka bentuk sensor ultrasonik, sudut pengesanan mendatar boleh lebih lebar daripada sudut pengesanan menegak. Sebagai contoh, penderia mungkin mempunyai sudut rasuk mendatar kira-kira 120 darjah dan sudut rasuk menegak kira-kira 60 darjah, bergantung pada struktur dan aplikasi. Kesan
| Faktor Prestasi | pada Kerja Sensor |
|---|---|
| Kekerapan | Frekuensi yang lebih rendah bergerak lebih jauh, manakala frekuensi yang lebih tinggi boleh memberikan resolusi yang lebih baik pada julat yang lebih pendek. |
| Sudut rasuk | Rasuk sempit meningkatkan pengesanan arah; rasuk lebar meliputi lebih banyak kawasan. |
| Permukaan sasaran | Permukaan rata dan keras mencerminkan ultrasound lebih baik daripada permukaan lembut, bersudut atau berliang. |
| Suhu | Suhu mengubah kelajuan bunyi dan boleh menjejaskan ketepatan jarak. |
| Persekitaran | Debu, lembapan, angin, buih, getaran dan sumber ultrasonik lain boleh menjejaskan kualiti isyarat. |
Struktur mudah dan pembuatan yang mudah.
Pengukuran jarak bukan sentuhan tanpa menyentuh objek sasaran.
Kurang terjejas oleh warna sasaran, ketelusan atau cahaya ambien daripada penderia optik.
Sesuai untuk mengesan objek lutsinar, permukaan berkilat, paras cecair dan banyak bahan pepejal.
Tidak mudah diganggu oleh medan elektromagnet persekitaran biasa.
Boleh direka bentuk sebagai jenis terbuka, jenis kalis air, jenis frekuensi tinggi, pemancar, penerima atau transceiver bersepadu.
| Jenis | Penerangan | Penggunaan Biasa |
|---|---|---|
| Pemancar ultrasonik | Menukar isyarat elektrik kepada gelombang ultrasonik. | Modul jarak, peranti repeller, sistem penderiaan. |
| Penerima ultrasonik | Menukar gema ultrasonik kepada isyarat elektrik. | Pengesanan gema dan litar penerima isyarat. |
| Transceiver ultrasonik | Menggabungkan fungsi penghantaran dan penerimaan dalam satu unit. | Penderia jarak padat dan modul pengesanan objek. |
| Sensor ultrasonik kalis air | Menggunakan perumah tertutup untuk persekitaran yang lembap, luar atau berkaitan cecair. | Penderia tempat letak kereta, jarak luar, penderiaan aras tangki. |
| Penderia ultrasonik frekuensi tinggi | Menggunakan frekuensi yang lebih tinggi untuk resolusi yang lebih baik pada julat yang lebih pendek. | Pengesanan ketepatan, perubatan, pemeriksaan industri. |
Penderia ultrasonik digunakan di mana-mana sahaja pengukuran bukan sentuhan diperlukan. Ia amat berguna apabila penderia optik mungkin dipengaruhi oleh warna, cahaya, ketelusan, habuk atau silau.
Penderia tempat letak kereta dan radar undur.
Pengelakan dan navigasi halangan robot.
Pengukuran aras cecair dalam tangki dan bekas.
Automasi industri dan pengesanan objek.
Tong sampah pintar, pintu automatik dan pengesanan kehadiran.
Pengukuran aliran, pengesanan kebocoran dan ujian tidak merosakkan dalam sistem khusus.
Walaupun sensor ultrasonik boleh dipercayai dalam banyak aplikasi, ia tidak sesuai untuk setiap sasaran atau persekitaran. Objek yang lembut, berliang, bersudut, sangat kecil atau menyerap bunyi boleh mengembalikan gema yang lemah. Buih, pergolakan, pergerakan udara yang kuat, dan perubahan suhu juga boleh menjejaskan ketepatan pengukuran.
Untuk pengukuran jarak ultrasonik yang tepat, jurutera harus memilih frekuensi yang betul, sudut rasuk, jenis sensor, kedudukan pemasangan dan kaedah pampasan. Dalam persekitaran yang keras, penderia ultrasonik kalis air atau tertutup biasanya diutamakan.
Penderia ultrasonik berfungsi dengan menghantar gelombang bunyi frekuensi tinggi dan menerima gema yang dipantulkan. Jarak dikira dari masa gema dan kelajuan bunyi menggunakan prinsip masa penerbangan.
Oleh kerana penderia ultrasonik tidak bersentuhan, tidak sensitif kepada warna dan cahaya, dan sesuai untuk banyak sasaran pepejal dan cecair, ia digunakan secara meluas dalam pengukuran jarak, pengesanan objek, penderiaan paras cecair, sistem automotif dan automasi industri.
Penderia ultrasonik mengukur jarak dengan memancarkan nadi bunyi, menerima gema yang dipantulkan, dan mengira jarak dari masa gema. Formula asas ialah jarak = kelajuan bunyi × masa / 2.
Pemancar ultrasonik menukarkan tenaga elektrik kepada gelombang bunyi ultrasonik. Penerima ultrasonik menukarkan gelombang ultrasonik yang dipantulkan kepada isyarat elektrik. Sesetengah transduser ultrasonik boleh melaksanakan kedua-dua fungsi dalam satu komponen.
Penderia ultrasonik 40kHz adalah perkara biasa kerana ia menawarkan keseimbangan praktikal antara julat, kepekaan, saiz komponen, penggunaan kuasa dan kos. Ia digunakan secara meluas dalam modul julat, pengesanan objek, dan sistem penderia tempat letak kereta.
ya. Oleh kerana penderia ultrasonik menggunakan gelombang bunyi dan bukannya cahaya, ia boleh mengesan banyak objek lutsinar yang sukar untuk penderia optik. Hasil sebenar bergantung pada bentuk objek, sudut, saiz, dan pantulan akustik.
Ketepatan boleh dipengaruhi oleh suhu, kelembapan, angin, sudut sasaran, bahan sasaran, kekasaran permukaan, penjajaran penderia, sudut rasuk, hingar persekitaran dan gangguan gema daripada objek berdekatan.
Penderia ultrasonik biasanya tidak terjejas oleh cahaya yang boleh dilihat atau warna objek kerana ia menggunakan gelombang bunyi. Ini menjadikannya berguna untuk persekitaran gelap, sasaran lutsinar, permukaan berkilat dan aplikasi yang penderia optik mungkin tidak boleh dipercayai.
Penderia jarak ultrasonik digunakan dalam radar undur kereta, pengelakan halangan robot, pengukuran paras cecair, automasi industri, tong sampah pintar, pintu automatik, sistem tempat letak kereta dan peralatan pengesanan tanpa sentuhan.
