Принцип ультразвуковой локации

Ультразвуковая дальнометрия — это технология, которая использует звуковые волны для определения расстояния между двумя объектами.Он стал важным инструментом в различных отраслях, включая автомобилестроение, здравоохранение и робототехнику.Цель этой статьи — дать исчерпывающее объяснение принципа ультразвуковой локации и ее применения.

Что такое ультразвуковая дальнометрия?

Ультразвуковая дальнометрия — это метод, который использует высокочастотные звуковые волны для определения расстояния между двумя объектами.Он работает путем передачи ультразвуковой волны от преобразователя и измерения времени, которое требуется волне, чтобы прийти в норму после удара о объект.Время, необходимое для возвращения волны, используется для расчета расстояния между датчиком и объектом.Существуют различные типы ультразвуковых датчиков, в том числе датчики с одним преобразователем и датчики с двумя преобразователями.

Принцип работы ультразвуковой дальнометрии

Принцип ультразвуковой дальнометрии основан на физике звуковых волн.Когда ультразвуковая волна передается от преобразователя, она проходит через воздух и достигает объекта.Затем волна возвращается обратно к преобразователю, и измеряется время, необходимое волне для возвращения.Это время используется для расчета расстояния между датчиком и объектом.

Преобразователь играет важную роль в ультразвуковой дальнометрии.Он отвечает как за передачу, так и за прием ультразвуковой волны.Преобразователь преобразует электрические сигналы в механические вибрации, которые затем передаются в виде ультразвуковых волн.Когда волна достигает объекта и отражается обратно, преобразователь принимает волну и преобразует ее обратно в электрический сигнал.

Преимущества и ограничения ультразвуковой дальнометрии

Ультразвуковая дальнометрия имеет ряд преимуществ перед другими технологиями дальнометрии.Он бесконтактный, что означает, что с его помощью можно измерять расстояние между объектами, не прикасаясь к ним физически.Он также точен, обеспечивая точные измерения даже на больших расстояниях.

Однако ультразвуковая локация также имеет некоторые ограничения.На него влияют такие факторы окружающей среды, как температура, давление воздуха и влажность.Он также не может проникать в твердые объекты, то есть не может измерять расстояние до объекта, находящегося за другим объектом.Это может ограничить его полезность в некоторых приложениях.

По сравнению с другими технологиями определения дальности, такими как лазерная и инфракрасная локация, ультразвуковая локация относительно недорога и проста в реализации.Это делает его популярным выбором для широкого спектра применений.

Применение ультразвуковой локации

Ультразвуковая дальнометрия используется в различных отраслях промышленности, включая автомобилестроение, здравоохранение и робототехнику.В автомобильной промышленности ультразвуковая дальнометрия используется для измерения расстояний и обнаружения препятствий в транспортных средствах.Это позволяет транспортным средствам избегать столкновений и безопасно парковаться.

В сфере здравоохранения ультразвуковая дальнометрия используется для неинвазивной визуализации и измерения расстояния между внутренними органами.Это позволяет медицинским работникам диагностировать и лечить пациентов без необходимости инвазивных процедур.

В области робототехники ультразвуковая дальнометрия используется для навигации и обхода препятствий.Роботы, оснащенные ультразвуковыми датчиками, могут перемещаться в сложных условиях и избегать препятствий, что делает их более эффективными и действенными.

Будущее ультразвуковой дальнометрии

Область ультразвуковой локации быстро развивается, и постоянно появляются новые достижения.В будущем вполне вероятно, что ультразвуковая локация будет интегрирована в еще больше отраслей и приложений.

Одним из потенциальных будущих применений ультразвуковой дальнометрии является сфера автономных транспортных средств.Для безопасной навигации автономным транспортным средствам потребуются высокоточные и надежные системы измерения расстояния.Ультразвуковая дальнометрия может сыграть в этом решающую роль, обеспечивая необходимые измерения расстояний, позволяющие автономным транспортным средствам работать безопасно.

Еще одно потенциальное применение ультразвуковой дальнометрии – сфера промышленной автоматизации.В условиях растущего спроса на эффективные и экономичные системы автоматизации ультразвуковая дальнометрия может сыграть ключевую роль в обеспечении точных и надежных измерений для промышленных роботов.

Заключение

В заключение отметим, что ультразвуковая дальнометрия — это технология, которая использует высокочастотные звуковые волны для определения расстояния между двумя объектами.Он стал важным инструментом в различных отраслях, включая автомобилестроение, здравоохранение и робототехнику.Принцип ультразвуковой дальнометрии основан на физике звуковых волн и возможен благодаря использованию ультразвуковых преобразователей.Хотя ультразвуковая дальнометрия имеет некоторые ограничения, она также имеет ряд преимуществ, что делает ее популярным выбором для широкого спектра применений.Будущее ультразвуковой локации выглядит светлым: на горизонте появляются новые достижения и потенциальные применения.

Частота звуковой волны, которую слышат человеческие уши, составляет 20 Гц ~ 20 кГц.Когда частота выше 20 кГц, человеческое ухо ее не слышит.Поэтому мы называем звуковую волну частотой выше 20 кГц «ультразвуковой волной».

Ультразвук имеет сильную направленность и распространяется в воздухе на большие расстояния.Это отразится при столкновении с препятствиями.Поэтому люди часто используют ультразвуковую волну для измерения расстояния.

Наиболее распространенным методом ультразвукового измерения расстояния является метод обнаружения эха.Ультразвуковой передатчик излучает ультразвуковые волны в определенном направлении.Одновременно с выбросом таймер начинает отсчет времени.Ультразвуковой приемник немедленно прекращает отсчет времени, когда принимает отраженные ультразвуковые волны.Скорость распространения ультразвуковых волн в воздухе составляет 340 м/с.По времени, зафиксированному таймером, можно рассчитать расстояние от точки выброса до поверхности препятствия.

К основным показателям работоспособности ультразвуковых датчиков относятся:

(1) Рабочая частота.Рабочая частота — это резонансная частота пьезоэлектрического чипа.Когда частота переменного напряжения, приложенного к двум его концам, равна резонансной частоте микросхемы, выходная энергия является самой большой, а чувствительность также самой высокой.

(2) Рабочая температура.Поскольку точка расстояния пьезоэлектрического материала обычно относительно высока, особенно ультразвуковой датчик для диагностики использует небольшую мощность, поэтому рабочая температура относительно низкая, и он может работать в течение длительного времени без сбоев.Температура ультразвукового зонда, используемого при лечении, относительно высока, поэтому требуется отдельное охлаждающее устройство.

(3) Чувствительность.В основном это зависит от самого чипа-производителя, коэффициент электромеханической связи большой, а чувствительность высокая.

С бурным развитием науки и техники нам нетрудно найти применение ультразвуковым датчикам.Например, реверсивный радар использует ультразвуковые волны для измерения расстояния, чтобы реализовать функцию парковки и обхода препятствий. Инженер из Manorshi рекомендует три ультразвуковых датчика MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR и MSW-A1840H12TR.Они обладают хорошей стабильностью, высокой чувствительностью и точностью и были хорошо приняты рынком.