Просмотры: 87 Автор: Редактор сайта Время публикации: 14.04.2020 Происхождение: Сайт
Ультразвуковой датчик дальности — это бесконтактное чувствительное устройство, которое измеряет расстояние между датчиком и целью путем передачи ультразвуковых звуковых импульсов и измерения времени, которое требуется отраженному эхо-сигналу для возвращения.
Ультразвуковые волны имеют частоты выше нормального диапазона человеческого слуха, составляющего примерно 20 кГц. Датчики расстояния с воздушной связью обычно работают на частоте около 40 кГц, хотя используются и другие частоты в зависимости от требуемого диапазона измерения, разрешения, размера преобразователя, диаграммы направленности и условий окружающей среды.
В отличие от оптических датчиков расстояния, ультразвуковой датчик не зависит в первую очередь от цвета цели или отражательной способности видимого света. Таким образом, он может обнаружить множество прозрачных, полупрозрачных, темных или блестящих объектов при условии, что цель излучает достаточно сильное акустическое эхо в сторону приемника.
Быстрый ответ: ультразвуковой датчик дальности посылает высокочастотный звуковой импульс к цели, принимает отраженное эхо и рассчитывает расстояние на основе времени прохождения туда и обратно. Основная формула: Расстояние = Скорость звука × Время эха ÷ 2..
Технология ультразвуковой дальнометрии широко используется в обнаружении препятствий роботами, помощи при парковке автомобилей, измерении уровня жидкости, автоматических дверях, промышленной автоматизации, системах безопасности, погрузочно-разгрузочных работах и обнаружении присутствия объектов.
Принадлежности Манорши ультразвуковые датчики и преобразователи для измерения расстояний, обнаружения объектов, систем парковки, измерения уровня и индивидуальных электронных приложений.
Большинство ультразвуковых датчиков расстояния используют принцип времени пролета , также называемый методом времени прохождения эха. Система измеряет время между передачей ультразвукового импульса и получением его отраженного эха.
Схема управления генерирует короткий электрический импульс на номинальной частоте ультразвукового преобразователя или близкой к ней.
Передающий преобразователь преобразует электрический сигнал в ультразвуковую механическую вибрацию.
Ультразвуковой импульс распространяется по воздуху к цели.
Часть звуковой энергии отражается от поверхности цели.
Приемник преобразует возвращенное акустическое эхо в небольшой электрический сигнал.
Схема формирования сигнала усиливает, фильтрует и обнаруживает эхо.
Микроконтроллер или схема синхронизации измеряют время прохождения туда и обратно и преобразуют его в расстояние.
Расстояние = (Время эха × Скорость звука) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d — расстояние в одну сторону между датчиком и целью.
t — измеренное время прохождения туда и обратно от передачи до приема эха.
c – скорость звука в измеряемой среде.
Результат делится на два, поскольку звук проходит от датчика к цели, а затем обратно к датчику.
При температуре около 20°C скорость звука в сухом воздухе составляет около 343 м/с. Если измеренное время эха составляет 5,83 миллисекунды, расчетное расстояние составит:
Расстояние = 0,00583 секунды × 343 м/с ÷ 2
Расстояние ≈ 1 метр
В этом примере предполагается стабильная температура воздуха и четко различимое эхо. Реальные системы также могут применять температурную компенсацию, фильтрацию сигнала, обнаружение порога, калибровку и усреднение по нескольким выборкам.
Сердцевиной многих ультразвуковых датчиков дальности является пьезоэлектрический керамический элемент, прикрепленный к металлической диафрагме или резонирующей пластине. Сборка может также включать резонатор, акустический корпус, клеммы, демпфирующий материал, защитную сетку и компоненты герметизации от окружающей среды.
Когда к пьезоэлектрической керамике прикладывается переменное электрическое напряжение, материал расширяется и сжимается. Эта механическая деформация заставляет диафрагму вибрировать и излучать ультразвуковые волны в воздух.
При приеме происходит обратный пьезоэлектрический процесс. Возвращающиеся ультразвуковые волны давления вызывают вибрацию диафрагмы и пьезоэлектрического элемента, генерируя небольшой электрический сигнал, который может быть усилен и обработан приемной схемой.
Резонатор в форме воронки или рога позволяет улучшить передачу акустической энергии между пьезоэлектрическим элементом и окружающим воздухом. Его геометрия также влияет на чувствительность, резонансную частоту и диаграмму направленности луча.
Важное отличие: ультразвуковая локация с воздушной связью обычно измеряет эхо-сигналы, отраженные от поверхности цели. Его не следует путать с системами медицинской визуализации или ультразвукового неразрушающего контроля, предназначенными для передачи звука через жидкости или твердые материалы.
Система ультразвуковой дальнометрии может использовать отдельные передатчик и приемник или один приемопередатчик, который попеременно выполняет передачу и прием.
| Конфигурация | Метод работы | Типичные преимущества | Особенности проектирования |
|---|---|---|---|
| Отдельный передатчик и приемник | Один датчик непрерывно или периодически передает сигнал, а второй принимает эхо-сигналы. | Раздельные пути передачи и приема, гибкая схемотехника и отсутствие необходимости переключения одного элемента между режимами. | Расстояние между датчиками, выравнивание, акустическая связь и прямые перекрестные помехи между передатчиком и приемником должны контролироваться. |
| Одиночный ультразвуковой трансивер | Один элемент передает импульс, а затем переключается в режим приема. | Компактная механическая конструкция и более простое выравнивание между передающей и приемной осями. | Система должна дождаться затухания механического звона, прежде чем обнаруживать эхосигналы на близком расстоянии. |
| Пара на пересечение лучей | Передатчик и приемник обращены друг к другу, и система обнаруживает, когда какой-либо объект прерывает путь звука. | Быстрый отклик и надежное обнаружение прозрачных пленок, бутылок и быстро движущихся объектов. | Эта конфигурация в первую очередь обнаруживает присутствие, а не рассчитывает расстояние до отражающей цели. |
В следующей таблице сохранен пример параметров ультразвукового передатчика и приемника 40 кГц с исходной страницы. Эти значения не следует рассматривать как универсальные характеристики для каждого ультразвукового датчика. Всегда проверяйте окончательный номер детали, условия испытаний и техническое описание продукта перед проектированием схемы привода или утверждением производственного компонента.
| Пример спецификации | Значение |
|---|---|
| Центральная частота | 40 ± 1,0 кГц |
| Передача уровня звукового давления | минимум 100 дБ |
| Получение чувствительности | −72 дБ минимум |
| Чувствительность к эхо | ≥230 мВ |
| Время звонка | 1,2 мс максимум |
| Емкость при 1 кГц | 2400 пФ ±20% |
| Максимальное непрерывное напряжение вождения | 20 В (среднеквадратичное значение) |
| Общий угол луча | Типичный угол 47° при −6 дБ |
| Время затухания | ≤1,2 мс |
| Рабочая температура | от −30°С до +80°С |
| Температура хранения | от −30°С до +80°С |
Конструкция и размеры ультразвукового преобразователя дальности
Пара ультразвукового передатчика и приемника 40 кГц
Характеристики ультразвуковой дальнометрии зависят от преобразователя, схемы возбуждения, приемной схемы, алгоритма обработки сигнала, цели и условий установки. Следующие параметры следует оценивать вместе, а не по отдельности.
Центральная частота — это частота, на которой преобразователь предназначен для эффективной работы. Для ультразвукового преобразователя с номинальной частотой 40 кГц передающая схема обычно генерирует импульс, близкий к 40 кГц, в то время как приемник фильтруется в аналогичном частотном диапазоне.
Отъезд слишком далеко от резонансной области может снизить передаваемую акустическую энергию и чувствительность приема. Допуски компонентов, температура, монтаж и конструкция корпуса также могут повлиять на эффективный отклик.
Уровень передаваемого звукового давления указывает на силу ультразвукового сигнала в определенных условиях испытаний. Более высокое значение может обеспечить более сильные эхо-сигналы или большие расстояния срабатывания, но результат зависит от напряжения возбуждения, частоты, формы сигнала, расстояния измерения и испытательного приспособления.
Значения звукового давления следует сравнивать только в том случае, если в таблицах данных указаны эквивалентные условия измерения.
Чувствительность приема описывает, насколько эффективно приемник преобразует поступающее ультразвуковое давление в электрический сигнал. Более высокая чувствительность может улучшить обнаружение слабого эха, но вся система также зависит от шума усилителя, полосы пропускания фильтра, усиления, настроек порога и электромагнитных помех.
Чувствительность эха представляет собой принятый сигнал, создаваемый при определенной цели и испытательной схеме. Полезная система измерения дальности должна отличать реальное эхо от электрического шума, механической вибрации, прямой акустической связи и вторичных отражений.
Для улучшения распознавания эха можно использовать автоматическую регулировку усиления, полосовую фильтрацию, обнаружение огибающей, корреляционную обработку и адаптивные пороги.
После окончания передачи импульса преобразователь и механическая конструкция продолжают некоторое время вибрировать. Эта остаточная вибрация называется звоном или понижением уровня сигнала.
В течение этого периода восстановления эхо близкой цели может быть скрыто гораздо более сильным остаточным передаваемым сигналом. Соответствующее минимальное измеряемое расстояние называется слепой зоны , мертвой зоной или минимальным расстоянием срабатывания..
Более короткое время звонка обычно обеспечивает более короткие минимальные расстояния обнаружения, хотя окончательная слепая зона также зависит от восстановления цепи, напряжения передатчика, демпфирования, настроек пороговых значений и методов обработки сигналов.
Ультразвуковой преобразователь не создает бесконечно узкий прямой луч. Он излучает акустическую энергию через трехмерный звуковой конус, содержащий главный лепесток и меньшие боковые лепестки.
Более широкий луч может обнаруживать объекты на большей площади, но также может принимать нежелательные отражения от близлежащих стен, кронштейнов, труб или поверхностей корпуса. Более узкий луч обеспечивает лучшую избирательность по направлению, но требует более точной настройки датчика.
Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь ведет себя в основном как емкостная электрическая нагрузка. Его емкость влияет на ток драйвера, согласование импедансов, потери переключения и конструкцию резонансной схемы.
Приложенное напряжение должно оставаться в пределах номинальных пределов преобразователя в непрерывном и импульсном режиме. Чрезмерное напряжение привода может привести к перегреву, деполяризации, механическому повреждению или сокращению срока службы.
Температура влияет на скорость звука, пьезоэлектрические характеристики, резонанс, чувствительность, клейкие материалы и электронные компоненты. Подтвердите диапазон рабочих температур и диапазон температур хранения для фактической модели датчика.
Температура является одной из наиболее важных переменных окружающей среды, поскольку она изменяет скорость звука. Обычно используемое приближение для сухого воздуха при нормальных атмосферных условиях:
Скорость звука ≈ 331,3 + (0,606 × температура в °C) м/с.
Система, которая всегда предполагает скорость 343 м/с, может создать измеримую ошибку расстояния при изменении фактической температуры. Для приложений, требующих стабильной абсолютной точности, разместите датчик температуры рядом с акустическим путем и обновите расчет скорости звука.
Большие цели обычно возвращают больше акустической энергии, чем маленькие цели. Цель, которая уже активного звукового конуса, может создавать слабое эхо или позволить датчику обнаружить более крупный объект позади нее.
Значения максимального диапазона обычно измеряются с использованием заданной плоской эталонной цели. Практический диапазон для небольших проводов, узких труб, изогнутых объектов или деталей неправильной формы может быть короче.
Плоская гладкая цель обеспечивает наиболее сильный возврат, когда ее поверхность примерно перпендикулярна оси датчика. Если поверхность наклонена, большая часть акустической энергии может отразиться от приемника.
Неровные поверхности рассеивают звук в нескольких направлениях и могут выдерживать большее угловое изменение, но возвращаемая энергия может быть менее предсказуемой.
Твердые поверхности, такие как металл, стекло, жесткий пластик, дерево и спокойные жидкие поверхности, часто создают полезные отражения. Мягкие, пористые или волокнистые материалы, такие как пенопласт, толстая ткань, хлопок и рыхлая изоляция, могут поглощать ультразвуковую энергию и уменьшать дальность обнаружения.
Прозрачные объекты часто можно обнаружить, поскольку ультразвук не зависит от видимой прозрачности. Однако гладкая стеклянная или пластиковая поверхность все равно нуждается в подходящем угле, чтобы отражать звук обратно в сторону датчика.
Объекты, расположенные внутри указанной слепой зоны, не могут быть надежно измерены. Датчик может сообщать об отсутствии цели, нестабильном значении или ложном расстоянии, вызванном звоном и внутренними отражениями.
При установке ближайшая ожидаемая цель должна находиться за пределами минимального расстояния срабатывания, указанного в окончательной спецификации датчика или модуля.
Сильный поток воздуха может изменить эффективный путь прохождения звука, а быстро меняющиеся температурные градиенты могут искривить акустическую волну или изменить скорость ее распространения по пути измерения.
Избегайте установки прецизионного датчика непосредственно рядом с выходами горячего воздуха, охлаждающими вентиляторами, пароотводами или быстро меняющимися источниками тепла.
Умеренная влажность обычно оказывает меньшее влияние, чем температура, но влага все же может влиять на затухание звука и работу датчика. Капли воды, конденсат, лед или загрязнения на поверхности преобразователя могут заблокировать или исказить путь прохождения звука.
При применении на открытом воздухе или в условиях высокой влажности следует использовать соответствующим образом герметичный или водонепроницаемый ультразвуковой преобразователь, а не предполагать, что датчик открытого типа является экологически защищенным.
Стены, монтажные кронштейны, защитные крышки, края резервуара и корпус машины могут создавать нежелательные эхо. Эти отражения могут появиться до или после предполагаемого эхо-сигнала от цели и привести к ошибочным измерениям.
Держите основной звуковой конус чистым и проверяйте всю сборку датчика в конечном корпусе, а не оценивайте только голый преобразователь.
Когда несколько ультразвуковых датчиков работают близко друг к другу, один приемник может обнаружить импульс, передаваемый другим датчиком. Это называется акустическими перекрестными помехами и может привести к неверным показаниям расстояния.
Для уменьшения помех используйте синхронизированный запуск, последовательные измерения, достаточное расстояние, физическую акустическую изоляцию или методы кодированной передачи.
Используйте температурную компенсацию. Измерьте температуру воздуха вблизи акустического пути и обновите расчет скорости звука.
Держите цель за пределами слепой зоны. Проверьте минимальное расстояние измерения при фактическом напряжении привода и условиях цепи.
Правильно выровняйте цель. Располагайте гладкие, плоские объекты как можно ближе к перпендикуляру оси датчика.
Звуковой конус должен быть чистым. Не допускайте попадания кронштейнов, крышек и стенок корпуса в зону обнаружения.
Используйте полосовую фильтрацию. Фильтрация рабочей частоты преобразователя для снижения широкополосного электрического и акустического шума.
Примените цифровое усреднение или медианную фильтрацию. Множественные измерения могут уменьшить случайный шум и отклонить отдельные выбросы.
Управляйте синхронизацией передатчика. Подождите достаточно времени, чтобы предыдущее эхо исчезло, прежде чем отправлять следующий импульс.
Синхронизируйте несколько датчиков. Запускайте датчики последовательно или используйте метод контролируемой синхронизации для уменьшения перекрестных помех.
Откалибруйте всю сборку. Проверьте датчик, корпус, монтажную конструкцию и электронику вместе на известных расстояниях.
Протестируйте репрезентативные цели. Проверьте производительность, используя фактический размер объекта, материал, угол, скорость и условия окружающей среды.
Ультразвуковые датчики открытого типа обычно имеют металлический корпус с открытым акустическим отверстием. Их обычно выбирают для внутренней электроники, макетных плат, роботов, систем обнаружения объектов и экономичных систем измерения расстояний.
Они могут обеспечить эффективную передачу звука, но, как правило, не предназначены для прямого воздействия дождя, водяных брызг, конденсата или сильного загрязнения, если не указано иное.
Водонепроницаемые или устойчивые к атмосферным воздействиям ультразвуковые преобразователи имеют герметичную переднюю поверхность и защитный корпус. Они подходят для автомобильных парковочных систем, наружного оборудования, измерения уровня жидкости, продуктов безопасности и промышленного применения, подверженного воздействию пыли или влаги.
Защитная конструкция меняет акустический отклик, поэтому водонепроницаемая модель должна быть подобрана с соответствующей частотой возбуждения, напряжением и приемной схемой.
Интегрированный модуль ультразвуковой дальнометрии объединяет один или несколько преобразователей с передающей электроникой, усилением приема, обработкой сигнала и цифровым или аналоговым выходным интерфейсом.
Модули упрощают разработку системы, но обеспечивают меньший контроль над внутренней формой сигнала, коэффициентом усиления и алгоритмом обнаружения, чем специальная схема на основе преобразователя.
Высокочастотные ультразвуковые преобразователи имеют более короткие длины волн и могут поддерживать обнаружение более мелких объектов или более специализированные измерения. Однако высокочастотный звук обычно сильнее затухает в воздухе, что может уменьшить практический диапазон срабатывания.
Частоту следует выбирать в соответствии с диапазоном, размером цели, разрешением, диаметром преобразователя, затуханием окружающей среды и полосой пропускания системы, а не предполагать, что более высокая частота всегда лучше.
| Преимущества | Ограничения |
|---|---|
| Бесконтактное измерение расстояния и присутствия | Имеет минимальное расстояние срабатывания или слепую зону |
| Может обнаруживать множество прозрачных, темных и отражающих объектов. | Мягкие или пористые материалы могут поглощать звук. |
| Работает без видимой подсветки | Цели с гладкими углами могут отражать эхо. |
| Может измерять уровень жидкости, не контактируя с жидкостью | Пена, волны, турбулентность или пар могут снизить надежность. |
| Экономичность для приложений на малом и среднем расстоянии | Для точного измерения диапазона может потребоваться температурная компенсация. |
| Доступны открытые, водонепроницаемые, высокочастотные и интегрированные модели. | Несколько датчиков могут мешать друг другу |
| Подходит для компактных и интегрированных электронных систем. | Соседние конструкции могут создавать вторичные отражения. |
Ни одна сенсорная технология не идеальна для каждого применения. Соответствующий выбор зависит от цели, требуемой дальности, скорости реакции, разрешения, условий освещения, воздействия окружающей среды и стоимости системы.
| Сравнение | Ультразвуковой датчик | Инфракрасный или фотоэлектрический датчик | LiDAR или лазерный датчик расстояния |
|---|---|---|---|
| Принцип измерения | Звуковое время полета | Отраженный или прерывистый свет | Лазерное или оптическое время полета |
| Целевая цветовая чувствительность | Обычно низкий | Может быть значительным | Зависит от оптической отражательной способности |
| Прозрачное обнаружение целей | Часто эффективен при подходящем угле цели. | Может потребоваться специальный оптический датчик | Может быть сложно для прозрачных материалов |
| Размер луча | Относительно широкий звуковой конус | Обычно уже | Очень узкое пятно или сканирующий луч |
| Скорость ответа | Ограничено временем прохождения звука | Обычно быстро | Обычно быстро |
| Основная экологическая проблема | Температура, воздушный поток, поглощение и акустические отражения | Окружающий свет, пыль, цвет и оптическое загрязнение | Оптическое загрязнение, отражательная способность, туман и стоимость |
| Типичная сила | Надежное бесконтактное обнаружение различных материалов | Быстрое обнаружение объектов и точные световые пятна | Большой радиус действия, узкий луч и высокая пространственная точность |
Мобильные роботы, автоматизированные транспортные средства, сервисные роботы и образовательные платформы используют ультразвуковые датчики для обнаружения стен, оборудования, людей и других препятствий без физического контакта.
Водонепроницаемые ультразвуковые преобразователи, установленные в бамперах транспортных средств, измеряют расстояние до ближайших препятствий и поддерживают системы предупреждения о парковке, маневрирования на низкой скорости и оповещения о приближении.
Ультразвуковой датчик уровня, обращенный вниз, измеряет расстояние от датчика до поверхности жидкости. Контроллер может рассчитать оставшуюся высоту жидкости, если известны размеры резервуара и положение датчика.
Во время испытаний на применение следует оценить пену, пар, перемешивание, наклонные поверхности жидкости и внутренние конструкции резервуара.
Ультразвуковые датчики могут обнаруживать продукты на конвейерах, контролировать высоту штабеля, подтверждать наличие компонентов, подсчитывать контейнеры и обнаруживать прозрачные бутылки или пленки, что может быть сложно обнаружить стандартным оптическим датчикам.
Ультразвуковое обнаружение может идентифицировать движение или присутствие возле дверей, входов, зон ограниченного доступа и систем сигнализации, не требуя видимого освещения.
Ультразвуковые датчики ближнего действия могут измерять расстояние между дроном и землей во время зависания или приземления на малой высоте. Необходимо учитывать воздушный поток ротора, угол поверхности, траву и звуковые помехи.
Ультразвуковое обнаружение приближения может быть интегрировано в диспенсеры, бытовую технику, панели управления, мусорные баки и другие продукты, требующие бесконтактной активации или контроля уровня.
Выбор подходящего ультразвукового датчика требует большего, чем просто выбор частоты. Предоставьте поставщику полные условия применения, чтобы акустическую, электрическую и механическую конструкцию можно было оценить вместе.
| Пункт выбора | Вопросы для подтверждения |
|---|---|
| Диапазон измерения | Какова минимальная и максимальная дистанция до цели? |
| Цель | Каков материал, размер, форма, угол и скорость движения цели? |
| Частота | Подходит ли частота 40 кГц для требуемого диапазона и размера цели? |
| Угол луча | Требуется ли широкая зона обнаружения или узкий направленный луч? |
| Среда | Будет ли датчик подвергаться воздействию дождя, конденсата, пыли, химикатов, ветра или экстремальных температур? |
| Точность и разрешение | Какую погрешность измерения и повторяемость допускает приложение? |
| Время ответа | Как быстро система должна обнаружить или отследить цель? |
| Электрический интерфейс | Требуется ли голый преобразователь, пара передатчик-приемник, аналоговый выход или цифровой модуль? |
| Схема привода | Какое напряжение, форма импульса, архитектура усилителя и приемника будут использоваться? |
| Механическая конструкция | Какой диаметр, высота, клемма, кабель, разъем и метод монтажа необходимы? |
| Количество и настройка | Каковы требования к количеству прототипов, годовому объему и индивидуальным требованиям? |
Держите звуковой диффузор подальше от стенок корпуса и монтажных кронштейнов.
Не закрывайте акустическое отверстие обычным пластиком, плотной тканью или неподходящей сеткой.
Держите ближайшую цель за пределами указанной мертвой зоны.
Выровняйте гладкие объекты как можно ближе к перпендикуляру оси чувствительности.
Используйте виброизоляцию, если датчик установлен рядом с двигателями, насосами или механическими приводами.
Держите сильноточные коммутационные следы и шумные силовые цепи подальше от входа приемника.
Используйте подходящее заземление, экранирование и фильтрацию слабых эхо-сигналов.
Не допускайте скопления воды, льда, масла или тяжелых загрязнений на поверхности датчика.
Последовательно активируйте соседние ультразвуковые датчики, чтобы уменьшить акустические помехи.
Откалибруйте и проверьте датчик после его установки в корпус конечного продукта.
Manorshi предлагает производителям, разработчикам электроники и поставщикам промышленного оборудования ультразвуковые устройства открытого типа, водонепроницаемые, высокочастотные, для помощи при парковке и измерения уровня.
Доступные параметры оценки могут включать центральную частоту, уровень звукового давления, чувствительность приема, угол луча, емкость, время звонка, рабочую температуру, размеры корпуса, клеммы, подводящие провода и защиту окружающей среды.
Посмотреть Водонепроницаемый ультразвуковой передатчик и приемник 40 кГц или просмотрите полную версию Диапазон ультразвуковых датчиков Manorshi.
Для нового применения укажите требуемый диапазон измерения, материал мишени, рабочую среду, напряжение питания, угол луча, размеры, годовое количество и ожидаемую производительность. Свяжитесь с Manorshi , чтобы обсудить выбор датчика, образцы или индивидуальные требования к ультразвуковому преобразователю.
Ультразвуковой датчик дальности — это бесконтактное устройство, которое излучает ультразвуковой импульс, обнаруживает отраженное эхо и рассчитывает расстояние до цели на основе времени распространения звука туда и обратно.
Основная формула: Расстояние = Время эха × Скорость звука ÷ 2 . Расчет разделен на два, поскольку измеренное время включает в себя путь до цели и путь обратно к приемнику.
Сорок килогерц обеспечивает практический баланс между размером преобразователя, акустической мощностью, затуханием воздуха, доступностью компонентов и обнаружением на ближнем и среднем расстоянии. Это распространено, но подходит не для каждого применения.
Ультразвуковой преобразователь — это электромеханический компонент, который преобразует электрическую энергию в ультразвук или ультразвук в электрический сигнал. Ультразвуковой датчик может относиться к преобразователю отдельно или к полному модулю, содержащему преобразователь, драйвер, приемник и электронику обработки сигналов.
Слепая зона – это минимальная площадь перед датчиком, где надежное измерение расстояния невозможно. В основном это вызвано звоном преобразователя, временем восстановления цепи и сильным передаваемым сигналом, маскирующим близкое эхо.
Температура меняет скорость звука в воздухе. Если в расчетах используется фиксированная скорость звука, а фактическая температура изменяется, сообщаемое расстояние будет содержать пропорциональную ошибку. Температурная компенсация повышает абсолютную точность.
Да. Ультразвуковое зондирование не основано на отражении видимого света, поэтому оно может обнаруживать многие прозрачные материалы. Однако гладкая прозрачная поверхность должна быть расположена под подходящим углом, чтобы акустическое эхо возвращалось в приемник.
Обнаружение возможно, но мягкие, пористые и волокнистые материалы могут поглощать ультразвуковую энергию и создавать слабое эхо. Эффективный диапазон должен быть проверен с использованием фактического материала, толщины и состояния поверхности.
Да. Датчик, установленный над резервуаром, может измерять расстояние до поверхности жидкости, не касаясь жидкости. Спокойные поверхности обычно дают лучшие результаты, чем пенистые, турбулентные, наклонные или сильно покрытые паром поверхности.
Цвет цели обычно не имеет прямого влияния, поскольку ультразвуковые датчики используют звук, а не видимый свет. Угол поверхности, твердость, размер, текстура и звукопоглощение обычно более важны.
Темнота не влияет на ультразвуковое восприятие. Умеренная пыль или туман могут оказывать меньшее воздействие, чем на оптические датчики, но тяжелая пыль, капли воды, конденсат или материал, покрывающий поверхность датчика, все равно могут снизить производительность.
Нет. Ультразвуковой звук представляет собой механическую волну, и для его распространения требуется такая среда, как воздух, газ, жидкость или твердое тело. Обычный ультразвуковой датчик дальности с воздушной связью не может работать в вакууме.
К частым причинам относятся цель внутри слепой зоны, слабое акустическое отражение, наклонная или движущаяся цель, близлежащие структурные эхо, электрический шум, изменение температуры, поток воздуха, загрязнение преобразователя и помехи от других ультразвуковых датчиков.
Запускайте датчики последовательно и дайте достаточно времени для затухания каждого передаваемого импульса и его эхо-сигналов, прежде чем активировать следующий датчик. Синхронизация, расстояние, акустическая изоляция и кодированные сигналы также могут уменьшить перекрестные помехи.
Выбирайте более широкий луч, если положение цели меняется или требуется большая зона обнаружения. Выбирайте более узкий луч, когда необходимо исключить близлежащие объекты или требуется более направленное измерение. Оценивайте полную характеристику звукового диффузора, а не только один номинальный угол.
Датчики открытого типа подходят для применения в защищенных помещениях и обеспечивают эффективные акустические характеристики. Водонепроницаемые датчики лучше подходят для использования в автомобилях, на открытом воздухе, в средах с уровнем жидкости или высокой влажностью. Правильный выбор зависит от воздействия окружающей среды, дальности действия и механических требований.
Укажите центральную частоту, диапазон измерения, сведения о цели, требуемый угол луча, уровень звукового давления при передаче, чувствительность приема, напряжение возбуждения, тип цепи, рабочую температуру, требования к водонепроницаемости, размеры, метод монтажа, клеммы, длину кабеля, разъем, требования к сертификации и объем годового заказа.
