Princíp ultrazvukových rozmerov

Ultrazvuk Ranging je technológia, ktorá používa zvukové vlny na určenie vzdialenosti medzi dvoma objektmi. Stal sa nevyhnutným nástrojom v rôznych odvetviach vrátane automobilového priemyslu, zdravotnej starostlivosti a robotiky. Účelom tohto článku je poskytnúť komplexné vysvetlenie zásady ultrazvukových rozmerov a jeho aplikácií.

Čo je ultrazvukové obdobie?

Ultrazvukový rozsah je technika, ktorá využíva vysokofrekvenčné zvukové vlny na určenie vzdialenosti medzi dvoma objektmi. Funguje tým, že prenáša ultrazvukovú vlnu z prevodníka a meraním času potrebného na to, aby sa vlna odrazila po zasiahnutí objektu. Čas potrebný na návrat vlny sa používa na výpočet vzdialenosti medzi prevodníkom a objektom. Existujú rôzne typy ultrazvukových senzorov, vrátane snímačov s jedným prevodníkom a duálnych senzorov prevodníkov.

Pracovný princíp ultrazvukového rozsahu

Princíp ultrazvukového rozsahu je založený na fyzike zvukových vĺn. Keď sa ultrazvuková vlna prenáša z prevodníka, prechádza vzduchom a dosahuje objekt. Vlna sa potom odrazí späť k prevodníkovi a meria sa čas potrebný na návrat vlny. Tento čas sa používa na výpočet vzdialenosti medzi prevodníkom a objektom.

Prevodník hrá dôležitú úlohu v ultrazvukovom rozmedzí. Je zodpovedný za vysielanie a prijímanie ultrazvukovej vlny. Prevodník prevádza elektrické signály na mechanické vibrácie, ktoré sa potom prenášajú ako ultrazvukové vlny. Keď vlna zasiahne objekt a odrazí sa späť, prevodník dostane vlnu a prevedie ju späť na elektrický signál.

Výhody a obmedzenia ultrazvukového rozsahu

Ultrazvukové rozsahy má niekoľko výhod oproti iných technológiách. Je to nekontaktné, čo znamená, že sa dá použiť na meranie vzdialenosti medzi objektmi bez toho, aby sa ich fyzicky dotýkalo. Je tiež presný a poskytuje presné merania aj na veľké vzdialenosti.

Ultrazvukový rozsah má však aj určité obmedzenia. Ovplyvňujú to faktory životného prostredia, ako je teplota, tlak vzduchu a vlhkosť. Nemôže tiež preniknúť do pevných objektov, čo znamená, že nemôže zmerať vzdialenosť k objektu, ktorý je za iným objektom. To môže obmedziť jeho užitočnosť v určitých aplikáciách.

V porovnaní s inými technológiami, ako sú laserové rozsahy a infračervené pohyby, je ultrazvukový rozsah relatívne lacný a ľahko implementoval. Vďaka tomu je obľúbenou voľbou pre širokú škálu aplikácií.

Aplikácie ultrazvukových rozsahov

Ultrazvukové rozsahy sa používajú v rôznych odvetviach vrátane automobilového priemyslu, zdravotnej starostlivosti a robotiky. V automobilovom priemysle sa ultrazvukový rozsah používa na meranie vzdialenosti a detekciu prekážok vo vozidlách. To umožňuje vozidlám vyhnúť sa zrážkam a bezpečne zaparkovať.

V zdravotníckom priemysle sa ultrazvukové rozsahy používajú na neinvazívne zobrazovanie a meranie vzdialenosti medzi vnútornými orgánmi. To umožňuje zdravotníckym odborníkom diagnostikovať a liečiť pacientov bez potreby invazívnych postupov.

V oblasti robotiky sa ultrazvukový rozsah používa na navigáciu a vyhýbanie sa prekážkam. Roboty vybavené ultrazvukovými senzormi môžu navigovať zložité prostredie a vyhýbajú sa prekážkam, vďaka čomu sú efektívnejšie a efektívnejšie.

Budúcnosť ultrazvukového rozsahu

Oblasť ultrazvukového rozsahu sa rýchlo vyvíja a neustále sa dosahuje nový pokrok. V budúcnosti je pravdepodobné, že ultrazvukové rozmery budú integrované do ešte viacerých odvetví a aplikácií.

Jednou z potenciálnych budúcich aplikácií ultrazvukového rozsahu je v oblasti autonómnych vozidiel. Autonómne vozidlá budú na bezpečnú navigáciu vyžadovať vysoko presné a spoľahlivé systémy merania vzdialenosti. Ultrazvukové rozsahy by v tomto by mohli zohrávať rozhodujúcu úlohu, čo by poskytlo potrebné merania vzdialenosti, ktoré umožnia bezpečne pracovať autonómnych vozidiel.

Ďalšou potenciálnou aplikáciou ultrazvukového rozsahu je v oblasti priemyselnej automatizácie. S rastúcim dopytom po efektívnych a nákladovo efektívnych automatizačných systémoch by ultrazvukové rozmery mohli hrať kľúčovú úlohu pri poskytovaní presných a spoľahlivých meraní priemyselných robotov.

Záver

Záverom možno povedať, že ultrazvukový rozsah je technológia, ktorá využíva vysokofrekvenčné zvukové vlny na určenie vzdialenosti medzi dvoma objektmi. Stal sa nevyhnutným nástrojom v rôznych odvetviach vrátane automobilového priemyslu, zdravotnej starostlivosti a robotiky. Princíp ultrazvukového rozsahu je založený na fyzike zvukových vĺn a je možný použitím ultrazvukových prevodníkov. Zatiaľ čo ultrazvukový rozsah má určité obmedzenia, má tiež niekoľko výhod, čo z neho robí obľúbenú voľbu pre širokú škálu aplikácií. Budúcnosť ultrazvukového rozsahu vyzerá jasne, s novým pokrokom a potenciálnymi aplikáciami na obzore.

Frekvencia zvukových vĺn, ktorú môžu ľudské uši počuť, je 20 Hz ～ 20 kHz. Ak je frekvencia vyššia ako 20 kHz, ľudské ucho ho nemôže počuť. Preto nazývame zvukovú vlnu s frekvenciou vyššou ako 20 kHz 'ultrazvuková vlna '.

Ultrazvuk má silnú smerovatinu a cestuje na dlhú vzdialenosť vo vzduchu. Odrazí sa pri stretnutí s prekážkami. Preto ľudia často používajú ultrazvukovú vlnu na meranie vzdialenosti.

Najčastejšie metóda ultrazvukového merania vzdialenosti je metóda detekcie ozveny. Ultrazvukový vysielač vyžaruje ultrazvukové vlny určitým smerom. Zároveň ako emisia začína časovač načasovanie. Ultrazvukový prijímač zastaví načasovanie okamžite, keď dostane odrazené ultrazvukové vlny. Rýchlosť šírenia ultrazvukových vĺn vo vzduchu je 340 m/s. Podľa času zaznamenaného časovačom je možné vypočítať vzdialenosť od bodu emisie k povrchu prekážky.

Hlavné ukazovatele výkonnosti ultrazvukových senzorov zahŕňajú:

(1) Pracovná frekvencia. Pracovná frekvencia je rezonančná frekvencia piezoelektrického čipu. Ak sa frekvencia striedavého napätia aplikovaného na jeho dva konce rovná rezonančnej frekvencii čipu, výstupná energia je najväčšia a citlivosť je tiež najvyššia.

(2) Pracovná teplota. Pretože bod vzdialenosti piezoelektrického materiálu je vo všeobecnosti relatívne vysoký, najmä ultrazvuková sonda pre diagnostiku využíva malý výkon, takže pracovná teplota je relatívne nízka a môže pracovať dlho bez zlyhania. Teplota ultrazvukovej sondy použitá pri lekárskom ošetrení je pomerne vysoká a vyžaduje sa samostatné chladiace zariadenie.

(3) Citlivosť. Závisí to hlavne od samotného výrobného čipu, elektromechanický spojovací koeficient je veľký a citlivosť je vysoká.

S rýchlym rozvojom vedy a technológie nie je pre nás ťažké nájsť uplatňovanie ultrazvukových senzorov. Napríklad reverzný radar používa ultrazvukové vlny na meranie vzdialenosti, aby sa realizovala funkcia parkovania a vyhýbania sa prekážkam. Inžinier z Manorshi odporúča tri ultrazvukové senzory MSW-A1458H09TR, MSW-A1440H09TR a MSW-A1840H12TR. Majú dobrú stabilitu, vysokú citlivosť a vysokú presnosť a trh bol dobre prijatý.