Aantal keren bekeken: 87 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 14-04-2020 Herkomst: Locatie
Een ultrasone afstandssensor is een contactloos sensorapparaat dat de afstand tussen de sensor en een doel meet door ultrasone geluidspulsen uit te zenden en te meten hoe lang het duurt voordat de gereflecteerde echo terugkeert.
Ultrasone golven hebben frequenties boven het normale menselijke gehoorbereik van ongeveer 20 kHz. Luchtgekoppelde afstandssensoren werken doorgaans rond de 40 kHz, hoewel andere frequenties worden gebruikt afhankelijk van het vereiste meetbereik, de resolutie, de transducergrootte, het straalpatroon en de omgevingsomstandigheden.
In tegenstelling tot optische afstandssensoren is een ultrasone sensor niet in de eerste plaats afhankelijk van de kleur van het doel of de reflectiviteit van zichtbaar licht. Het kan daarom veel transparante, doorschijnende, donkere of glanzende objecten detecteren, op voorwaarde dat het doel een voldoende sterke akoestische echo naar de ontvanger retourneert.
Snel antwoord: een ultrasone afstandssensor stuurt een hoogfrequente geluidspuls naar een doel, ontvangt de gereflecteerde echo en berekent de afstand op basis van de reistijd heen en terug. De basisformule is Afstand = Geluidssnelheid × Echotijd ÷ 2.
Ultrasone afstandstechnologie wordt veel gebruikt bij de detectie van robotobstakels, parkeerhulp voor auto's, vloeistofniveaumeting, automatische deuren, industriële automatisering, beveiligingssystemen, materiaalbehandeling en detectie van objectaanwezigheid.
Manorshi-benodigdheden ultrasone sensoren en transducers voor afstandsmeting, objectdetectie, parkeersystemen, niveaudetectie en op maat gemaakte elektronische toepassingen.
De meeste ultrasone afstandssensoren maken gebruik van het time-of-flight-principe , ook wel de echo transit-time-methode genoemd. Het systeem meet de tijd tussen het verzenden van een ultrasone puls en het ontvangen van de gereflecteerde echo.
Het regelcircuit genereert een korte elektrische uitbarsting op of nabij de nominale frequentie van de ultrasone transducer.
De zendtransducer zet het elektrische signaal om in ultrasone mechanische trillingen.
De ultrasone puls reist door de lucht naar het doel.
Een deel van de geluidsenergie wordt gereflecteerd door het doeloppervlak.
De ontvanger zet de teruggestuurde akoestische echo om in een klein elektrisch signaal.
Het signaalconditioneringscircuit versterkt, filtert en detecteert de echo.
Een microcontroller of timingcircuit meet de reistijd heen en terug en zet deze om in afstand.
Afstand = (echotijd × geluidssnelheid) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d is de eenrichtingsafstand tussen de sensor en het doel.
t is de gemeten retourtijd tussen verzending en echo-ontvangst.
c is de geluidssnelheid in het meetmedium.
Het resultaat wordt door twee gedeeld omdat het geluid van de sensor naar het doel gaat en vervolgens terug naar de sensor.
Bij ongeveer 20°C bedraagt de geluidssnelheid in droge lucht ongeveer 343 m/s. Als de gemeten echotijd 5,83 milliseconden bedraagt, is de berekende afstand:
Afstand = 0,00583 seconden × 343 m/s ÷ 2
Afstand ≈ 1 meter
In dit voorbeeld wordt uitgegaan van een stabiele luchttemperatuur en een duidelijk waarneembare echo. Echte systemen kunnen ook temperatuurcompensatie, signaalfiltering, drempeldetectie, kalibratie en middeling van meerdere monsters toepassen.
De kern van veel ultrasone afstandsmeters is een piëzo-elektrisch keramisch element dat is bevestigd aan een metalen diafragma of resonerende plaat. Het samenstel kan ook een resonator, akoestische behuizing, aansluitingen, dempingsmateriaal, beschermend gaas en omgevingsafdichtende componenten omvatten.
Wanneer een elektrische wisselspanning op het piëzo-elektrische keramiek wordt aangelegd, zet het materiaal uit en trekt het samen. Deze mechanische vervorming zorgt ervoor dat het diafragma trilt en ultrasone golven de lucht in straalt.
Het omgekeerde piëzo-elektrische proces vindt plaats tijdens ontvangst. Terugkerende ultrasone drukgolven laten het diafragma en het piëzo-elektrische element trillen, waardoor een klein elektrisch signaal ontstaat dat kan worden versterkt en verwerkt door het ontvangstcircuit.
Een trechtervormige of hoornvormige resonator kan de overdracht van akoestische energie tussen het piëzo-elektrische element en de omringende lucht verbeteren. De geometrie ervan beïnvloedt ook de gevoeligheid, resonantiefrequentie en straalpatroon.
Belangrijk onderscheid: Luchtgekoppelde ultrasone meetapparatuur meet normaal gesproken echo's die worden gereflecteerd door een doeloppervlak. Het moet niet worden verward met medische beeldvorming of ultrasone niet-destructieve testsystemen die zijn ontworpen om geluid door vloeistoffen of vaste materialen over te brengen.
Een ultrasoon bereiksysteem kan een afzonderlijke zender en ontvanger gebruiken, of een enkele zendontvanger die wisselt tussen zenden en ontvangen.
| Configuratie | Werkmethode | Typische voordelen | Ontwerpoverwegingen |
|---|---|---|---|
| Aparte zender en ontvanger | Eén transducer zendt continu of met tussenpozen uit, terwijl de tweede transducer echo's ontvangt. | Gescheiden zend- en ontvangstpaden, flexibel circuitontwerp en het is niet nodig om één element tussen modi te schakelen. | De sensorafstand, uitlijning, akoestische koppeling en directe overspraak tussen zender en ontvanger moeten worden gecontroleerd. |
| Enkele ultrasone zendontvanger | Eén element zendt de puls uit en schakelt vervolgens over naar de ontvangstmodus. | Compact mechanisch ontwerp en eenvoudigere uitlijning tussen de zendende en ontvangende assen. | Het systeem moet wachten tot het mechanische belsignaal is verdwenen voordat het echo's van dichtbij kan detecteren. |
| Zender-ontvangerpaar | De zender en ontvanger zijn tegenover elkaar geplaatst en het systeem detecteert wanneer een object het geluidspad onderbreekt. | Snelle respons en betrouwbare detectie van transparante films, flessen en snel bewegende objecten. | Deze configuratie detecteert voornamelijk aanwezigheid in plaats van de reflecterende doelafstand te berekenen. |
In de volgende tabel zijn de voorbeeldparameters van de 40 kHz ultrasone zender en ontvanger van de originele pagina behouden. Deze waarden mogen niet worden beschouwd als universele specificaties voor elke ultrasone sensor. Bevestig altijd het definitieve onderdeelnummer, de testomstandigheden en het productgegevensblad voordat u het aandrijfcircuit ontwerpt of een productiecomponent goedkeurt.
| Specificatie | Voorbeeld Waarde |
|---|---|
| Middenfrequentie | 40 ± 1,0 kHz |
| Geluidsdrukniveau doorgeven | Minimaal 100 dB |
| Gevoeligheid ontvangen | −72 dB minimaal |
| Echogevoeligheid | ≥230 mV |
| Beltijd | Maximaal 1,2 ms |
| Capaciteit bij 1 kHz | 2400 pF ±20% |
| Maximale continue rijspanning | 20 Vrms |
| Totale stralingshoek | 47° typisch bij −6 dB |
| Verval tijd | ≤1,2 ms |
| Bedrijfstemperatuur | −30°C tot +80°C |
| Opslagtemperatuur | −30°C tot +80°C |
Ultrasone transducerstructuur en afmetingen
40 kHz ultrasoon zender- en ontvangerpaar
De ultrasone bereikprestaties zijn afhankelijk van de transducer, het aandrijfcircuit, het ontvangstcircuit, het signaalverwerkingsalgoritme, het doel en de installatieomgeving. De volgende parameters moeten samen worden geëvalueerd in plaats van onafhankelijk.
Middenfrequentie is de frequentie waarbij de transducer is ontworpen om efficiënt te werken. Voor een ultrasone transducer van nominaal 40 kHz genereert het zendcircuit normaal gesproken een burst dichtbij 40 kHz, terwijl de ontvanger rond een vergelijkbaar frequentiebereik wordt gefilterd.
Te ver weg rijden van het resonantiegebied kan de uitgezonden akoestische energie en de ontvangstgevoeligheid verminderen. Componenttolerantie, temperatuur, montage en behuizingsontwerp kunnen ook de effectieve respons veranderen.
Het uitgezonden geluidsdrukniveau geeft de sterkte van de ultrasone output aan onder gespecificeerde testomstandigheden. Een hogere waarde kan sterkere echo's of langere detectieafstanden ondersteunen, maar het resultaat is afhankelijk van de aandrijfspanning, frequentie, golfvorm, meetafstand en testopstelling.
Geluidsdrukwaarden mogen alleen worden vergeleken als de datasheets gelijkwaardige meetomstandigheden gebruiken.
Ontvangstgevoeligheid beschrijft hoe effectief de ontvanger binnenkomende ultrasone druk omzet in een elektrisch signaal. Een hogere gevoeligheid kan de detectie van zwakke echo's verbeteren, maar het complete systeem is ook afhankelijk van versterkerruis, filterbandbreedte, versterking, drempelinstellingen en elektromagnetische interferentie.
Echogevoeligheid vertegenwoordigt het ontvangen signaal dat wordt geproduceerd onder een gedefinieerd doel- en testopstelling. Een nuttig bereiksysteem moet de echte echo onderscheiden van elektrische ruis, mechanische trillingen, directe akoestische koppeling en secundaire reflecties.
Automatische versterkingsregeling, banddoorlaatfiltering, omhullende detectie, correlatieverwerking en adaptieve drempels kunnen worden gebruikt om de echoherkenning te verbeteren.
Nadat de zendstoot is geëindigd, blijven de transducer en de mechanische structuur kort trillen. Deze resttrilling wordt ringing of ring-down genoemd.
Tijdens deze herstelperiode kan een nabije doelecho verborgen worden door het veel sterkere resterende zendsignaal. De overeenkomstige minimaal meetbare afstand wordt de blinde zone , dode zone in de of minimale detectieafstand genoemd.
Een kortere beltijd ondersteunt over het algemeen kortere minimale detectieafstanden, hoewel de uiteindelijke blinde zone ook afhankelijk is van circuitherstel, zenderspanning, demping, drempelinstellingen en signaalverwerkingsmethoden.
Een ultrasone transducer produceert geen oneindig smalle rechte straal. Het straalt akoestische energie uit via een driedimensionale geluidskegel die een hoofdlob en kleinere zijlobben bevat.
Een bredere straal kan objecten over een groter gebied detecteren, maar kan ook ongewenste reflecties opvangen van nabijgelegen muren, beugels, pijpen of behuizingsoppervlakken. Een smallere straal zorgt voor een betere richtingsselectiviteit, maar vereist een nauwkeurigere sensoruitlijning.
Een piëzo-elektrische ultrasone transducer gedraagt zich grotendeels als een capacitieve elektrische belasting. De capaciteit ervan beïnvloedt de stuurstroom, de impedantie-aanpassing, de schakelverliezen en het ontwerp van de resonantiecircuits.
De aangelegde spanning moet binnen de nominale continue en pulsgestuurde limieten van de transducer blijven. Een te hoge aandrijfspanning kan oververhitting, depolarisatie, mechanische schade of een verkorte levensduur veroorzaken.
Temperatuur beïnvloedt de geluidssnelheid, piëzo-elektrische eigenschappen, resonantie, gevoeligheid, zelfklevende materialen en elektronische componenten. Bevestig zowel het bedrijfstemperatuurbereik als het opslagtemperatuurbereik voor het daadwerkelijke sensormodel.
Temperatuur is een van de belangrijkste omgevingsvariabelen omdat deze de geluidssnelheid verandert. Een veelgebruikte benadering voor droge lucht onder normale atmosferische omstandigheden is:
Geluidssnelheid ≈ 331,3 + (0,606 × temperatuur in °C) m/s
Een systeem dat altijd uitgaat van 343 m/s kan een meetbare afstandsfout ontwikkelen wanneer de werkelijke temperatuur verandert. Voor toepassingen die een stabiele absolute nauwkeurigheid vereisen, plaatst u een temperatuursensor in de buurt van het akoestische pad en werkt u de berekening van de geluidssnelheid bij.
Grote doelen retourneren over het algemeen meer akoestische energie dan kleine doelen. Een doel dat smaller is dan de actieve geluidskegel kan een zwakke echo produceren of ervoor zorgen dat de sensor een groter object erachter kan detecteren.
Maximale bereikwaarden worden doorgaans gemeten met behulp van een gespecificeerd vlak referentiedoel. Het praktische bereik voor kleine draden, smalle buizen, gebogen voorwerpen of onregelmatige delen kan korter zijn.
Een plat, glad doel levert het sterkste rendement wanneer het oppervlak ongeveer loodrecht op de sensoras staat. Als het oppervlak gekanteld is, kan een groot deel van de akoestische energie van de ontvanger af worden gereflecteerd.
Ruwe oppervlakken verspreiden geluid in meerdere richtingen en tolereren mogelijk een grotere hoekvariatie, maar de teruggekaatste energie kan minder voorspelbaar zijn.
Harde oppervlakken zoals metaal, glas, hard plastic, hout en rustige vloeistofoppervlakken produceren vaak nuttige reflecties. Zachte, poreuze of vezelachtige materialen zoals schuim, dikke stof, katoen en losse isolatie kunnen ultrasone energie absorberen en het detectiebereik verkleinen.
Transparante objecten zijn vaak detecteerbaar omdat echografie niet afhankelijk is van zichtbare transparantie. Een glad glas- of plastic oppervlak heeft echter nog steeds een geschikte hoek nodig om het geluid terug naar de sensor te reflecteren.
Objecten die zich binnen de gespecificeerde blinde zone bevinden, kunnen niet betrouwbaar worden gemeten. De sensor rapporteert mogelijk geen doel, een onstabiele waarde of een valse afstand gegenereerd door beltonen en interne reflecties.
De installatie moet het dichtstbijzijnde verwachte doel buiten de minimale detectieafstand houden die staat vermeld in het definitieve gegevensblad van de sensor of module.
Een sterke luchtstroom kan het effectieve geluidspad veranderen, terwijl snel veranderende temperatuurgradiënten de akoestische golf kunnen buigen of de voortplantingssnelheid ervan langs het meetpad kunnen veranderen.
Vermijd het monteren van een sensor met nauwkeurig bereik direct naast warmeluchtuitlaten, koelventilatoren, stoomopeningen of snel fluctuerende thermische bronnen.
Een matige luchtvochtigheid heeft over het algemeen minder effect dan de temperatuur, maar vocht kan nog steeds de akoestische demping en de werking van de sensor beïnvloeden. Waterdruppels, condensatie, ijs of vervuiling op de transducerzijde kunnen het geluidspad blokkeren of vervormen.
Bij toepassingen buitenshuis of bij hoge luchtvochtigheid moet een goed afgedichte of waterdichte ultrasone transducer worden gebruikt in plaats van aan te nemen dat een open sensor beschermd is tegen de omgeving.
Muren, montagebeugels, beschermkappen, tankranden en machineframes kunnen ongewenste echo's teruggeven. Deze reflecties kunnen vóór of na de beoogde doelecho arriveren en valse metingen veroorzaken.
Houd de hoofdgeluidskegel vrij en test de volledige sensorconstructie in de uiteindelijke behuizing in plaats van alleen de kale transducer te evalueren.
Wanneer meerdere ultrasone sensoren dicht bij elkaar werken, kan de ene ontvanger een puls detecteren die door een andere sensor wordt uitgezonden. Dit wordt akoestische overspraak genoemd en kan tot onjuiste afstandsmetingen leiden.
Gebruik gesynchroniseerde triggering, sequentiële metingen, voldoende afstand, fysieke akoestische isolatie of gecodeerde transmissiemethoden om interferentie te verminderen.
Gebruik temperatuurcompensatie. Meet de luchttemperatuur nabij het akoestische pad en werk de berekening van de geluidssnelheid bij.
Houd het doelwit buiten de blinde zone. Controleer de minimale meetafstand onder de werkelijke aandrijfspanning en circuitomstandigheden.
Lijn het doel correct uit. Plaats gladde, platte doelen zo dicht mogelijk loodrecht op de sensoras.
Houd de geluidskegel vrij. Voorkom dat beugels, afdekkingen en behuizingswanden in het detectieveld terechtkomen.
Gebruik banddoorlaatfiltering. Filter rond de werkfrequentie van de transducer om elektrische en akoestische breedbandruis te verminderen.
Pas digitale middeling of mediaanfiltering toe. Meerdere metingen kunnen willekeurige ruis verminderen en geïsoleerde uitschieters verwerpen.
Controle zendertiming. Geef voldoende tijd om de vorige echo te laten verdwijnen voordat u een nieuwe puls verzendt.
Synchroniseer meerdere sensoren. Activeer sensoren opeenvolgend of gebruik een gecontroleerde synchronisatiemethode om overspraak te verminderen.
Kalibreer de volledige montage. Test de sensor, behuizing, montagestructuur en elektronica samen op bekende afstanden.
Test representatieve doelen. Valideer de prestaties met behulp van de werkelijke objectgrootte, materiaal, hoek, snelheid en omgevingsomstandigheden.
Ultrasone sensoren van het open type gebruiken normaal gesproken een metalen behuizing met een zichtbare akoestische opening. Ze worden vaak geselecteerd voor binnenelektronica, ontwikkelborden, robots, objectdetectie en kostengevoelige afstandsmeetsystemen.
Ze kunnen een efficiënte akoestische transmissie bieden, maar zijn over het algemeen niet ontworpen voor directe blootstelling aan regen, waternevel, condensatie of ernstige vervuiling, tenzij anders aangegeven.
Waterdichte of weerbestendige ultrasone transducers maken gebruik van een afgedicht frontoppervlak en een beschermende behuizing. Ze zijn geschikt voor parkeersystemen voor auto's, buitenapparatuur, vloeistofniveaumetingen, beveiligingsproducten en industriële toepassingen die worden blootgesteld aan stof of vocht.
De beschermende structuur verandert de akoestische respons, dus het waterdichte model moet worden gekoppeld aan een geschikte aandrijffrequentie, spanning en ontvangstcircuit.
Een geïntegreerde ultrasone bereikmodule combineert een of meer transducers met zendelektronica, ontvangstversterking, signaalverwerking en een digitale of analoge uitgangsinterface.
Modules vereenvoudigen de systeemontwikkeling, maar bieden minder controle over de interne golfvorm, versterking en detectie-algoritme dan een op maat gemaakt transducer-gebaseerd circuit.
Ultrasone transducers met hogere frequentie hebben kortere golflengten en kunnen de detectie van kleinere kenmerken of meer gespecialiseerde metingen ondersteunen. Geluid met een hogere frequentie wordt in de lucht echter over het algemeen sterker gedempt, wat het praktische detectiebereik kan verkleinen.
De frequentie moet worden geselecteerd op basis van bereik, doelgrootte, resolutie, transducerdiameter, omgevingsverzwakking en systeembandbreedte, in plaats van aan te nemen dat een hogere frequentie altijd beter is.
| Voordelen | Beperkingen |
|---|---|
| Contactloze afstands- en aanwezigheidsmeting | Heeft een minimale detectieafstand of blinde zone |
| Kan veel transparante, donkere en reflecterende objecten detecteren | Zachte of poreuze materialen kunnen het geluid absorberen |
| Werkt zonder zichtbare verlichting | Gladde, schuine doelen kunnen de echo wegkaatsen |
| Kan het vloeistofniveau meten zonder contact te maken met de vloeistof | Schuim, golven, turbulentie of damp kunnen de betrouwbaarheid verminderen |
| Kosteneffectief voor toepassingen op korte en middellange afstand | Voor een nauwkeurig bereik kan temperatuurcompensatie nodig zijn |
| Verkrijgbaar als open, waterdichte, hoogfrequente en geïntegreerde modellen | Meerdere sensoren kunnen elkaar storen |
| Geschikt voor compacte en geïntegreerde elektronische systemen | Nabijgelegen structuren kunnen secundaire reflecties veroorzaken |
Geen enkele sensortechnologie is ideaal voor elke toepassing. De juiste keuze hangt af van het doel, het vereiste bereik, de reactiesnelheid, de resolutie, de lichtomstandigheden, de blootstelling aan de omgeving en de systeemkosten.
| Vergelijking | Ultrasone sensor | Infrarood- of foto-elektrische sensor | LiDAR of laserafstandssensor |
|---|---|---|---|
| Meetprincipe | Geluidstijd van de vlucht | Gereflecteerd of onderbroken licht | Laser- of optische vluchttijd |
| Doelkleurgevoeligheid | Over het algemeen laag | Kan aanzienlijk zijn | Afhankelijk van optische reflectiviteit |
| Transparante doeldetectie | Vaak effectief met geschikte doelhoek | Mogelijk is een gespecialiseerde optische sensor vereist | Kan moeilijk zijn voor heldere materialen |
| Grootte van de straal | Relatief brede geluidskegel | Meestal smaller | Zeer smalle spot- of scanbundel |
| Reactiesnelheid | Beperkt door goede reistijd | Over het algemeen snel | Over het algemeen snel |
| Belangrijkste zorg voor het milieu | Temperatuur, luchtstroom, absorptie en akoestische reflecties | Omgevingslicht, stof, kleur en optische vervuiling | Optische vervuiling, reflectiviteit, mist en kosten |
| Typische kracht | Betrouwbare contactloze detectie van uiteenlopende materialen | Snelle objectdetectie en nauwkeurige lichtvlekken | Groot bereik, smalle straal en hoge ruimtelijke precisie |
Mobiele robots, automatisch geleide voertuigen, servicerobots en onderwijsplatforms gebruiken ultrasone sensoren om muren, apparatuur, mensen en andere obstakels te detecteren zonder fysiek contact.
Waterdichte ultrasone transducers die in de bumpers van voertuigen zijn geïnstalleerd, meten de afstand tot nabijgelegen obstakels en ondersteunen parkeerwaarschuwingssystemen, manoeuvreren bij lage snelheid en nabijheidswaarschuwingen.
Een naar beneden gerichte ultrasone niveausensor meet de afstand van de sensor tot het vloeistofoppervlak. De controller kan de resterende vloeistofhoogte berekenen wanneer de tankafmetingen en sensorpositie bekend zijn.
Schuim, damp, roering, schuine vloeistofoppervlakken en interne tankconstructies moeten worden geëvalueerd tijdens toepassingstests.
Ultrasone sensoren kunnen producten op transportbanden detecteren, de stapelhoogte bewaken, de aanwezigheid van componenten bevestigen, containers tellen en transparante flessen of films detecteren die moeilijk kunnen zijn voor standaard optische sensoren.
Ultrasone detectie kan beweging of aanwezigheid in de buurt van deuren, ingangen, beperkte gebieden en alarmsystemen identificeren zonder dat zichtbare verlichting nodig is.
Ultrasone sensoren op korte afstand kunnen de afstand tussen een drone en de grond meten tijdens het zweven of landen op lage hoogte. Er moet rekening worden gehouden met de luchtstroom van de rotor, de hoek van het oppervlak, gras en geluidshinder.
Ultrasone nabijheidsdetectie kan worden geïntegreerd in dispensers, huishoudelijke apparaten, bedieningspanelen, afvalbakken en andere producten die een aanrakingsvrije activering of niveaubewaking vereisen.
Het selecteren van een geschikte ultrasoonsensor vereist meer dan het kiezen van een frequentie. Geef de leverancier de volledige toepassingsvoorwaarden zodat het akoestische, elektrische en mechanische ontwerp gezamenlijk kan worden beoordeeld.
| Selectie-item | Vragen om te bevestigen |
|---|---|
| Meetbereik | Wat zijn de minimale en maximale doelafstanden? |
| Doel | Wat zijn het materiaal, de grootte, de vorm, de hoek en de bewegingssnelheid van het doelwit? |
| Frequentie | Is 40 kHz geschikt voor het vereiste bereik en de doelgrootte? |
| Stralingshoek | Is een breed detectiegebied of een smalle richtbundel vereist? |
| Omgeving | Zal de sensor te maken krijgen met regen, condensatie, stof, chemicaliën, wind of extreme temperaturen? |
| Nauwkeurigheid en resolutie | Welke meetfout en herhaalbaarheid kan de applicatie accepteren? |
| Reactietijd | Hoe snel moet het systeem het doelwit detecteren of volgen? |
| Elektrische interface | Is een kale transducer, zender-ontvangerpaar, analoge uitgang of digitale module vereist? |
| Aandrijfcircuit | Welke spanning, burst-golfvorm, versterker en ontvangerarchitectuur zullen worden gebruikt? |
| Mechanisch ontwerp | Welke diameter, hoogte, terminal, kabel, connector en montagemethode zijn vereist? |
| Kwantiteit en maatwerk | Wat zijn de prototypehoeveelheid, het jaarlijkse volume en de prestatievereisten op maat? |
Houd de volledige geluidskegel vrij van behuizingswanden en montagebeugels.
Bedek de akoestische opening niet met gewoon plastic, dikke stof of ongeschikt gaas.
Houd het dichtstbijzijnde doelwit buiten de gespecificeerde dode zone.
Lijn gladde doelen zo dicht mogelijk loodrecht uit op de detectieas.
Gebruik trillingsisolatie wanneer de sensor in de buurt van motoren, pompen of mechanische actuatoren wordt geïnstalleerd.
Houd schakelsporen met hoge stroomsterkte en luidruchtige stroomcircuits uit de buurt van de ontvangeringang.
Gebruik geschikte aarding, afscherming en filtering voor zwakke echosignalen.
Voorkom dat water, ijs, olie of zware vervuiling zich ophoopt op het transduceroppervlak.
Activeer aangrenzende ultrasone sensoren opeenvolgend om akoestische interferentie te verminderen.
Kalibreer en valideer de sensor nadat deze in de behuizing van het eindproduct is geïnstalleerd.
Manorshi levert open-type, waterdichte, hoogfrequente, parkeerhulp- en niveaudetecterende ultrasone producten voor fabrikanten, elektronica-ontwikkelaars en leveranciers van industriële apparatuur.
Beschikbare evaluatieparameters kunnen de middenfrequentie, het geluidsdrukniveau, de ontvangstgevoeligheid, de stralingshoek, de capaciteit, de beltijd, de bedrijfstemperatuur, de afmetingen van de behuizing, aansluitklemmen, aansluitdraden en milieubescherming omvatten.
Bekijk de 40 kHz waterdichte ultrasone zender en ontvanger of blader door het complete programma Manorshi ultrasoon sensorbereik.
Geef bij een nieuwe toepassing het benodigde meetbereik, doelmateriaal, gebruiksomgeving, voedingsspanning, stralingshoek, afmetingen, jaarhoeveelheid en verwachte output op. Neem contact op met Manorshi om de sensorselectie, monsters of aangepaste vereisten voor ultrasone transducers te bespreken.
Een ultrasone afstandssensor is een contactloos apparaat dat een ultrasone puls uitzendt, de gereflecteerde echo detecteert en de afstand tot het doel berekent op basis van de heen- en terugreistijd van het geluid.
De basisformule is Afstand = Echotijd × Geluidssnelheid ÷ 2 . De berekening wordt door twee gedeeld omdat de gemeten tijd de heenreis naar het doel en de terugreis naar de ontvanger omvat.
Veertig kilohertz biedt een praktisch evenwicht tussen transducergrootte, akoestische output, luchtverzwakking, beschikbaarheid van componenten en detectie op korte tot middellange afstand. Het is gebruikelijk, maar niet geschikt voor elke toepassing.
Een ultrasone transducer is het elektromechanische onderdeel dat elektrische energie omzet in ultrasoon geluid of ultrasoon geluid in een elektrisch signaal. Een ultrasone sensor kan alleen betrekking hebben op de transducer of op een complete module die de transducer, driver, ontvanger en signaalverwerkingselektronica bevat.
De blinde zone is het minimale gebied vóór de sensor waar betrouwbare afstandsmeting niet mogelijk is. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door het rinkelen van de transducer, de hersteltijd van het circuit en het sterke uitgezonden signaal dat een nabije echo maskeert.
Temperatuur verandert de geluidssnelheid in de lucht. Als bij de berekening gebruik wordt gemaakt van een vaste geluidssnelheid terwijl de werkelijke temperatuur verandert, zal de gerapporteerde afstand een proportionele fout bevatten. Temperatuurcompensatie verbetert de absolute nauwkeurigheid.
Ja. Ultrasone detectie is niet afhankelijk van reflectie van zichtbaar licht en kan dus veel transparante materialen detecteren. Een glad transparant oppervlak moet echter in een geschikte hoek worden geplaatst, zodat de akoestische echo terugkeert naar de ontvanger.
Detectie kan mogelijk zijn, maar zachte, poreuze en vezelachtige materialen kunnen ultrasone energie absorberen en zwakke echo's produceren. Het effectieve bereik moet worden getest met behulp van het feitelijke materiaal, de dikte en de toestand van het oppervlak.
Ja. Een sensor die boven een tank is geïnstalleerd, kan de afstand tot het vloeistofoppervlak meten zonder de vloeistof aan te raken. Rustige oppervlakken leveren over het algemeen betere resultaten op dan schuimende, turbulente, schuine of sterk met damp bedekte oppervlakken.
De doelkleur heeft normaal gesproken weinig direct effect, omdat ultrasone sensoren geluid gebruiken in plaats van zichtbaar licht. Oppervlaktehoek, hardheid, grootte, textuur en akoestische absorptie zijn meestal belangrijker.
Duisternis heeft geen invloed op ultrasone detectie. Matig stof of mist kan minder impact hebben dan op optische sensoren, maar zwaar stof, waterdruppels, condensatie of materiaal dat het transduceroppervlak bedekt, kan de prestaties nog steeds verminderen.
Nee. Ultrasoon geluid is een mechanische golf en vereist een medium zoals lucht, gas, vloeistof of vaste stof om zich doorheen te verspreiden. Een conventionele luchtgekoppelde ultrasone afstandssensor kan niet in een vacuüm werken.
Veelvoorkomende oorzaken zijn onder meer een doel binnen de blinde zone, zwakke akoestische reflectie, een schuin of bewegend doel, structurele echo's in de buurt, elektrische ruis, temperatuurschommelingen, luchtstroom, transducervervuiling en interferentie van andere ultrasone sensoren.
Activeer de sensoren opeenvolgend en zorg ervoor dat elke verzonden puls en de echo's ervan voldoende tijd hebben om te verdwijnen voordat de volgende sensor wordt geactiveerd. Synchronisatie, afstand, akoestische isolatie en gecodeerde signalen kunnen ook overspraak verminderen.
Kies een bredere straal wanneer de doelpositie varieert of een groter detectiegebied vereist is. Kies een smallere straal als objecten in de buurt moeten worden uitgesloten of als er meer directionele metingen nodig zijn. Evalueer de volledige geluidskegelrespons in plaats van slechts één nominale hoek.
Open-type sensoren zijn geschikt voor beschermde binnentoepassingen en kunnen efficiënte akoestische prestaties bieden. Waterdichte sensoren zijn beter voor auto's, buiten, omgevingen met vloeistofniveau of hoge luchtvochtigheid. De juiste keuze hangt af van de omgevingsblootstelling, het bereik en de mechanische vereisten.
Geef de middenfrequentie, meetbereik, doeldetails, vereiste stralingshoek, zend-SPL, ontvangstgevoeligheid, aandrijfspanning, circuittype, bedrijfstemperatuur, waterdichte vereisten, afmetingen, montagemethode, aansluitingen, kabellengte, connector, certificeringsvereisten en jaarlijkse bestelhoeveelheid op.
