Zobrazenia: 87 Autor: Editor stránky Čas zverejnenia: 2020-04-14 Pôvod: stránky
Ultrazvukový snímač vzdialenosti je bezkontaktné snímacie zariadenie, ktoré meria vzdialenosť medzi snímačom a cieľom vysielaním ultrazvukových zvukových impulzov a meraním, ako dlho trvá návrat odrazenej ozveny.
Ultrazvukové vlny majú frekvencie nad normálnym rozsahom ľudského sluchu približne 20 kHz. Vzduchom spojené snímače vzdialenosti bežne pracujú okolo 40 kHz, hoci sa používajú iné frekvencie podľa požadovaného meracieho rozsahu, rozlíšenia, veľkosti prevodníka, vzoru lúča a podmienok prostredia.
Na rozdiel od optických senzorov vzdialenosti, ultrazvukový senzor nezávisí primárne od farby cieľa alebo odrazivosti viditeľného svetla. Dokáže teda rozpoznať veľa priehľadných, priesvitných, tmavých alebo lesklých predmetov za predpokladu, že cieľ vráti dostatočne silnú akustickú ozvenu smerom k prijímaču.
Rýchla odpoveď: Ultrazvukový snímač vzdialenosti vysiela vysokofrekvenčný zvukový impulz smerom k cieľu, prijíma odrazenú ozvenu a vypočítava vzdialenosť z času cesty tam a späť. Základný vzorec je vzdialenosť = rýchlosť zvuku × čas ozveny ÷ 2.
Technológia ultrazvukového určovania vzdialenosti je široko používaná pri detekcii prekážok robotov, asistencie pri parkovaní v automobiloch, meraní hladiny kvapalín, automatických dverách, priemyselnej automatizácii, bezpečnostných systémoch, manipulácii s materiálom a detekcii prítomnosti predmetov.
Zásoby Manorshi ultrazvukové senzory a prevodníky na meranie vzdialenosti, detekciu objektov, parkovacie systémy, snímanie hladiny a prispôsobené elektronické aplikácie.
Väčšina ultrazvukových snímačov vzdialenosti používa princíp doby letu , nazývaný aj metóda echo tranzit-time. Systém meria čas medzi vyslaním ultrazvukového impulzu a prijatím jeho odrazenej ozveny.
Riadiaci obvod generuje krátky elektrický impulz pri menovitej frekvencii ultrazvukového prevodníka alebo blízko nej.
Vysielací prevodník prevádza elektrický signál na ultrazvukové mechanické vibrácie.
Ultrazvukový impulz sa šíri vzduchom smerom k cieľu.
Časť zvukovej energie sa odráža od cieľového povrchu.
Prijímač prevádza vrátenú akustickú ozvenu na malý elektrický signál.
Obvod na úpravu signálu zosilňuje, filtruje a deteguje ozvenu.
Mikrokontrolér alebo časový obvod meria spiatočnú cestu a prevádza ju na vzdialenosť.
Vzdialenosť = (čas ozveny × rýchlosť zvuku) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d je jednosmerná vzdialenosť medzi snímačom a cieľom.
t je nameraný spiatočný čas od prenosu po príjem ozveny.
c je rýchlosť zvuku v meranom médiu.
Výsledok sa delí dvoma, pretože zvuk sa šíri zo snímača do cieľa a potom späť do snímača.
Pri približne 20°C je rýchlosť zvuku v suchom vzduchu asi 343 m/s. Ak je nameraný čas odozvy 5,83 milisekúnd, vypočítaná vzdialenosť je:
Vzdialenosť = 0,00583 sekundy × 343 m/s ÷ 2
Vzdialenosť ≈ 1 meter
Tento príklad predpokladá stabilnú teplotu vzduchu a jasne zistiteľnú ozvenu. Reálne systémy môžu tiež použiť teplotnú kompenzáciu, filtrovanie signálu, prahovú detekciu, kalibráciu a viacnásobné spriemerovanie.
Jadrom mnohých ultrazvukových meničov je piezoelektrický keramický prvok pripevnený ku kovovej membráne alebo rezonančnej doske. Zostava môže tiež obsahovať rezonátor, akustický kryt, koncovky, tlmiaci materiál, ochrannú sieť a komponenty tesnenia voči životnému prostrediu.
Keď sa na piezoelektrickú keramiku aplikuje striedavé elektrické napätie, materiál sa rozťahuje a zmršťuje. Táto mechanická deformácia spôsobuje, že membrána vibruje a vyžaruje do vzduchu ultrazvukové vlny.
Reverzný piezoelektrický proces prebieha počas príjmu. Vracajúce sa ultrazvukové tlakové vlny rozvibrujú membránu a piezoelektrický prvok a generujú malý elektrický signál, ktorý môže byť zosilnený a spracovaný prijímacím obvodom.
Lievikovitý alebo rohový rezonátor môže zlepšiť prenos akustickej energie medzi piezoelektrickým prvkom a okolitým vzduchom. Jeho geometria tiež ovplyvňuje citlivosť, rezonančnú frekvenciu a obrazec lúča.
Dôležitý rozdiel: Vzduchom spojený ultrazvukový rozsah normálne meria ozveny odrazené od cieľového povrchu. Nemal by sa zamieňať s lekárskymi zobrazovacími alebo ultrazvukovými nedeštruktívnymi testovacími systémami určenými na prenos zvuku cez kvapaliny alebo pevné materiály.
Ultrazvukový merací systém môže používať samostatný vysielač a prijímač alebo jeden vysielač/prijímač, ktorý striedavo vysiela a prijíma.
| Konfigurácia | Pracovná metóda | Typické výhody | Úvahy o návrhu |
|---|---|---|---|
| Oddelený vysielač a prijímač | Jeden prevodník vysiela nepretržite alebo prerušovane, zatiaľ čo druhý prevodník prijíma ozveny. | Oddelené vysielacie a prijímacie cesty, flexibilný dizajn obvodu a nie je potrebné prepínať jeden prvok medzi režimami. | Rozstup snímačov, zarovnanie, akustická väzba a priame presluchy medzi vysielačom a prijímačom musia byť kontrolované. |
| Jediný ultrazvukový transceiver | Jeden prvok vysiela impulz a potom sa prepne do režimu príjmu. | Kompaktná mechanická konštrukcia a jednoduchšie zarovnanie medzi vysielacou a prijímacou osou. | Systém musí počkať na doznievanie mechanického vyzváňania, kým deteguje ozveny na blízko. |
| Dvojica jednocestných lúčov | Vysielač a prijímač sú oproti sebe a systém rozpozná, keď nejaký objekt preruší dráhu zvuku. | Rýchla odozva a spoľahlivá detekcia priehľadných fólií, fliaš a rýchlo sa pohybujúcich predmetov. | Táto konfigurácia primárne detekuje prítomnosť a nie vypočítava vzdialenosť odrazeného cieľa. |
Nasledujúca tabuľka zachováva vzorové parametre 40 kHz ultrazvukového vysielača a prijímača z pôvodnej stránky. Tieto hodnoty by sa nemali považovať za univerzálne špecifikácie pre každý ultrazvukový senzor. Pred návrhom obvodu pohonu alebo schválením výrobného komponentu si vždy overte konečné číslo dielu, podmienky testu a technický list produktu.
| špecifikácie | Hodnota príkladu |
|---|---|
| Stredová frekvencia | 40 ± 1,0 kHz |
| Prenášaná hladina akustického tlaku | minimálne 100 dB |
| Citlivosť príjmu | Minimálne −72 dB |
| Citlivosť ozveny | ≥230 mV |
| Čas zvonenia | Maximálne 1,2 ms |
| Kapacita pri 1 kHz | 2400 pF ±20 % |
| Maximálne trvalé jazdné napätie | 20 Vrms |
| Celkový uhol lúča | 47° typických pri −6 dB |
| Čas rozpadu | ≤ 1,2 ms |
| Prevádzková teplota | -30 °C až +80 °C |
| Skladovacia teplota | -30 °C až +80 °C |
Štruktúra a rozmery ultrazvukového meniča
Dvojica ultrazvukového vysielača a prijímača 40 kHz
Výkon ultrazvukového rozsahu závisí od prevodníka, budiaceho obvodu, prijímacieho obvodu, algoritmu spracovania signálu, cieľa a prostredia inštalácie. Nasledujúce parametre by sa mali hodnotiť skôr spoločne ako nezávisle.
Stredová frekvencia je frekvencia, pri ktorej je prevodník navrhnutý tak, aby fungoval efektívne. Pre nominálny 40 kHz ultrazvukový prevodník vysielací obvod normálne generuje zhluk blízky 40 kHz, zatiaľ čo prijímač je filtrovaný okolo podobného frekvenčného rozsahu.
Príliš ďaleko od rezonančnej oblasti môže znížiť prenášanú akustickú energiu a citlivosť príjmu. Tolerancia komponentov, teplota, montáž a dizajn krytu môžu tiež posunúť efektívnu odozvu.
Hladina prenášaného akustického tlaku udáva silu ultrazvukového výstupu za špecifikovaných testovacích podmienok. Vyššia hodnota môže podporiť silnejšie ozveny alebo dlhšie snímacie vzdialenosti, ale výsledok závisí od napätia pohonu, frekvencie, tvaru vlny, meracej vzdialenosti a testovacieho zariadenia.
Hodnoty akustického tlaku by sa mali porovnávať len vtedy, keď sa v technických listoch používajú ekvivalentné podmienky merania.
Citlivosť príjmu popisuje, ako efektívne prijímač premieňa prichádzajúci ultrazvukový tlak na elektrický signál. Vyššia citlivosť môže zlepšiť detekciu slabého ozveny, ale celý systém závisí aj od šumu zosilňovača, šírky pásma filtra, zisku, nastavenia prahu a elektromagnetického rušenia.
Citlivosť ozveny predstavuje prijatý signál produkovaný podľa definovaného cieľa a usporiadania testu. Užitočný systém merania musí odlíšiť skutočnú ozvenu od elektrického šumu, mechanických vibrácií, priamej akustickej väzby a sekundárnych odrazov.
Na zlepšenie rozpoznávania ozveny možno použiť automatické riadenie zosilnenia, filtrovanie pásmovou priepustou, detekciu obálok, korelačné spracovanie a adaptívne prahy.
Po skončení vysielacieho impulzu prevodník a mechanická konštrukcia krátko vibrujú. Táto zvyšková vibrácia sa nazýva zvonenie alebo zvonenie.
Počas tohto obdobia zotavenia môže byť ozvena blízkeho cieľa skrytá oveľa silnejším zvyškovým vysielacím signálom. Zodpovedajúca minimálna merateľná vzdialenosť sa nazýva slepej zóny , mŕtva zóna alebo minimálna snímaná vzdialenosť.
Kratší čas zvonenia vo všeobecnosti podporuje kratšie minimálne detekčné vzdialenosti, hoci konečná slepá zóna tiež závisí od obnovy obvodu, napätia vysielača, tlmenia, nastavenia prahu a metód spracovania signálu.
Ultrazvukový prevodník nevytvára nekonečne úzky priamy lúč. Vyžaruje akustickú energiu cez trojrozmerný zvukový kužeľ obsahujúci hlavný lalok a menšie bočné laloky.
Širší lúč dokáže detekovať predmety na väčšej ploche, ale môže tiež prijímať nežiaduce odrazy od blízkych stien, konzol, potrubí alebo povrchov krytov. Užší lúč poskytuje lepšiu smerovú selektivitu, ale vyžaduje presnejšie nastavenie snímača.
Piezoelektrický ultrazvukový menič sa chová prevažne ako kapacitná elektrická záťaž. Jeho kapacita ovplyvňuje prúd budiča, impedančné prispôsobenie, spínacie straty a návrh rezonančného obvodu.
Aplikované napätie musí zostať v rámci menovitých limitov nepretržitého a pulzného pohonu prevodníka. Nadmerné napätie pohonu môže spôsobiť prehriatie, depolarizáciu, mechanické poškodenie alebo skrátenie životnosti.
Teplota ovplyvňuje rýchlosť zvuku, piezoelektrické charakteristiky, rezonanciu, citlivosť, adhézne materiály a elektronické súčiastky. Potvrďte rozsah prevádzkovej teploty aj rozsah skladovacej teploty pre aktuálny model snímača.
Teplota je jednou z najdôležitejších premenných prostredia, pretože mení rýchlosť zvuku. Bežne používaná aproximácia pre suchý vzduch v blízkosti normálnych atmosférických podmienok je:
Rýchlosť zvuku ≈ 331,3 + (0,606 × Teplota v °C) m/s
Systém, ktorý vždy predpokladá rýchlosť 343 m/s, môže pri zmene skutočnej teploty vyvinúť chybu merateľnej vzdialenosti. Pre aplikácie vyžadujúce stabilnú absolútnu presnosť umiestnite teplotný snímač blízko akustickej dráhy a aktualizujte výpočet rýchlosti zvuku.
Veľké ciele vo všeobecnosti vracajú viac akustickej energie ako malé ciele. Cieľ, ktorý je užší ako aktívny zvukový kužeľ, môže produkovať slabú ozvenu alebo umožniť senzoru detekovať väčší objekt za ním.
Hodnoty maximálneho rozsahu sa zvyčajne merajú pomocou špecifikovaného plochého referenčného cieľa. Praktický rozsah pre malé drôty, úzke potrubia, zakrivené predmety alebo nepravidelné časti môže byť kratší.
Plochý, hladký cieľ poskytuje najsilnejší návrat, keď je jeho povrch približne kolmý na os snímača. Ak je povrch naklonený, veľká časť akustickej energie sa môže odrážať preč od prijímača.
Drsné povrchy rozptyľujú zvuk vo viacerých smeroch a môžu tolerovať väčšie uhlové zmeny, ale vrátená energia môže byť menej predvídateľná.
Tvrdé povrchy ako kov, sklo, pevný plast, drevo a pokojné tekuté povrchy často vytvárajú užitočné odrazy. Mäkké, porézne alebo vláknité materiály, ako je pena, hrubá tkanina, bavlna a voľná izolácia, môžu absorbovať ultrazvukovú energiu a znížiť dosah detekcie.
Priehľadné predmety sú často detekovateľné, pretože ultrazvuk nie je závislý od viditeľnej priehľadnosti. Hladký sklenený alebo plastový povrch však stále potrebuje vhodný uhol, aby odrážal zvuk späť smerom k snímaču.
Objekty nachádzajúce sa vo vnútri špecifikovanej slepej zóny nie je možné spoľahlivo zmerať. Senzor nemusí hlásiť žiadny cieľ, nestabilnú hodnotu alebo falošnú vzdialenosť generovanú zvonením a vnútornými odrazmi.
Inštalácia musí udržiavať najbližší očakávaný cieľ za minimálnou snímacou vzdialenosťou uvedenou v konečnom údajovom liste snímača alebo modulu.
Silné prúdenie vzduchu môže zmeniť efektívnu dráhu zvuku, zatiaľ čo rýchlo sa meniace teplotné gradienty môžu ohnúť akustickú vlnu alebo zmeniť rýchlosť jej šírenia pozdĺž dráhy merania.
Vyhnite sa montáži presného meracieho snímača priamo vedľa výstupov horúceho vzduchu, chladiacich ventilátorov, parných otvorov alebo rýchlo sa meniacich zdrojov tepla.
Mierna vlhkosť má vo všeobecnosti menší vplyv ako teplota, ale vlhkosť môže stále ovplyvniť akustický útlm a činnosť snímača. Kvapky vody, kondenzácia, ľad alebo nečistoty na čelnej strane prevodníka môžu zablokovať alebo skresliť dráhu zvuku.
Vonkajšie aplikácie alebo aplikácie s vysokou vlhkosťou by mali používať vhodne utesnený alebo vodotesný ultrazvukový prevodník, namiesto toho, aby sa predpokladalo, že senzor otvoreného typu je chránený voči životnému prostrediu.
Steny, montážne konzoly, ochranné kryty, okraje nádrží a rámy strojov môžu vrátiť nežiaduce ozveny. Tieto odrazy môžu prísť pred alebo po zamýšľanej cieľovej ozvene a spôsobiť nesprávne merania.
Udržujte hlavný zvukový kužeľ čistý a otestujte kompletnú zostavu snímača v konečnom kryte namiesto toho, aby ste hodnotili iba holý prevodník.
Keď niekoľko ultrazvukových snímačov pracuje blízko seba, jeden prijímač môže detekovať impulz vysielaný iným snímačom. Toto sa nazýva akustický presluch a môže spôsobiť nesprávne údaje o vzdialenosti.
Na zníženie rušenia používajte synchronizované spúšťanie, sekvenčné meranie, adekvátne rozostupy, fyzickú akustickú izoláciu alebo kódované prenosové metódy.
Použite teplotnú kompenzáciu. Zmerajte teplotu vzduchu v blízkosti akustickej dráhy a aktualizujte výpočet rýchlosti zvuku.
Udržujte cieľ mimo slepej zóny. Overte minimálnu meraciu vzdialenosť pri aktuálnom napätí pohonu a podmienkach obvodu.
Zarovnajte cieľ správne. Umiestnite hladké, ploché ciele čo najbližšie k osi senzora.
Udržujte zvukový kužeľ čistý. Zabráňte tomu, aby sa konzoly, kryty a steny krytu dostali do detekčného poľa.
Použite pásmové filtrovanie. Filtrujte okolo prevádzkovej frekvencie prevodníka, aby ste znížili širokopásmový elektrický a akustický šum.
Použite digitálne priemerovanie alebo filtrovanie mediánu. Viacnásobné merania môžu znížiť náhodný šum a vylúčiť izolované odľahlé hodnoty.
Ovládajte časovanie vysielača. Pred odoslaním ďalšieho impulzu počkajte dostatočný čas na zmiznutie predchádzajúcej ozveny.
Synchronizácia viacerých senzorov. Spúšťajte senzory postupne alebo použite metódu riadenej synchronizácie na zníženie presluchov.
Kalibrujte celú zostavu. Otestujte spolu snímač, kryt, montážnu konštrukciu a elektroniku v známych vzdialenostiach.
Testujte reprezentatívne ciele. Overte výkon pomocou skutočnej veľkosti objektu, materiálu, uhla, rýchlosti a podmienok prostredia.
Ultrazvukové snímače otvoreného typu bežne používajú kovové puzdro s odkrytým akustickým otvorom. Bežne sa vyberajú pre vnútornú elektroniku, vývojové dosky, roboty, detekciu objektov a nákladovo citlivé systémy na meranie vzdialenosti.
Môžu poskytovať účinný akustický prenos, ale vo všeobecnosti nie sú určené na priame vystavenie dažďu, rozstrekovaniu vody, kondenzácii alebo silnému znečisteniu, pokiaľ nie je uvedené inak.
Ultrazvukové snímače vodotesné alebo odolné voči poveternostným vplyvom používajú utesnený predný povrch a ochranný kryt. Sú vhodné pre automobilové parkovacie systémy, vonkajšie zariadenia, meranie hladiny kvapalín, bezpečnostné produkty a priemyselné aplikácie vystavené prachu alebo vlhkosti.
Ochranná konštrukcia mení akustickú odozvu, takže vodotesný model musí byť zladený s vhodnou frekvenciou pohonu, napätím a prijímacím obvodom.
Integrovaný ultrazvukový rozsahový modul kombinuje jeden alebo viacero prevodníkov s vysielacou elektronikou, prijímacím zosilnením, spracovaním signálu a digitálnym alebo analógovým výstupným rozhraním.
Moduly zjednodušujú vývoj systému, ale poskytujú menšiu kontrolu nad vnútorným priebehom, ziskom a detekčným algoritmom ako vlastný obvod na báze prevodníka.
Vysokofrekvenčné ultrazvukové prevodníky majú kratšie vlnové dĺžky a môžu podporovať detekciu menších prvkov alebo špecializovanejšie merania. Zvuk s vyššou frekvenciou je však vo vzduchu všeobecne tlmenejší silnejšie, čo môže znížiť praktický dosah snímania.
Frekvencia by sa mala vyberať podľa rozsahu, veľkosti cieľa, rozlíšenia, priemeru prevodníka, útlmu prostredia a šírky pásma systému, a nie predpokladať, že vyššia frekvencia je vždy lepšia.
| Výhody | Obmedzenia |
|---|---|
| Bezkontaktné meranie vzdialenosti a prítomnosti | Má minimálnu snímaciu vzdialenosť alebo slepú zónu |
| Dokáže odhaliť veľa priehľadných, tmavých a reflexných predmetov | Mäkké alebo porézne materiály môžu absorbovať zvuk |
| Funguje bez viditeľného osvetlenia | Hladké uhlové ciele môžu odrážať ozvenu preč |
| Môže merať hladinu kvapaliny bez kontaktu s kvapalinou | Pena, vlny, turbulencie alebo výpary môžu znížiť spoľahlivosť |
| Cenovo výhodné pre aplikácie s krátkym a stredným dosahom | Pre presné nastavenie rozsahu môže byť potrebná teplotná kompenzácia |
| Dostupné ako otvorené, vodotesné, vysokofrekvenčné a integrované modely | Viaceré senzory sa môžu navzájom rušiť |
| Vhodné pre kompaktné a integrované elektronické systémy | Blízke štruktúry môžu vytvárať sekundárne odrazy |
Žiadna technológia samostatného snímania nie je ideálna pre každú aplikáciu. Vhodná voľba závisí od cieľa, požadovaného dosahu, rýchlosti odozvy, rozlíšenia, svetelných podmienok, expozície prostredia a systémových nákladov.
| Porovnanie | Ultrazvukový snímač | Infračervený alebo fotoelektrický snímač | LiDAR alebo laserový snímač vzdialenosti |
|---|---|---|---|
| Princíp merania | Zvukový čas letu | Odrazené alebo prerušované svetlo | Laserový alebo optický čas letu |
| Cieľová farebná citlivosť | Všeobecne nízka | Môže byť významný | Závisí od optickej odrazivosti |
| Transparentná detekcia cieľa | Často efektívne s vhodným cieľovým uhlom | Môže vyžadovať špeciálny optický senzor | Pre číre materiály to môže byť náročné |
| Veľkosť lúča | Relatívne široký zvukový kužeľ | Zvyčajne užšie | Veľmi úzky bod alebo skenovací lúč |
| Rýchlosť odozvy | Obmedzené časom prenosu zvuku | Vo všeobecnosti rýchlo | Vo všeobecnosti rýchlo |
| Hlavný záujem o životné prostredie | Teplota, prúdenie vzduchu, absorpcia a akustické odrazy | Okolité svetlo, prach, farba a optická kontaminácia | Optická kontaminácia, odrazivosť, hmla a náklady |
| Typická pevnosť | Spoľahlivá bezkontaktná detekcia rôznych materiálov | Rýchla detekcia objektov a presné svetelné body | Veľký dosah, úzky lúč a vysoká priestorová presnosť |
Mobilné roboty, automatizované riadené vozidlá, servisné roboty a vzdelávacie platformy využívajú ultrazvukové senzory na detekciu stien, zariadení, ľudí a iných prekážok bez fyzického kontaktu.
Vodotesné ultrazvukové snímače inštalované v nárazníkoch vozidla merajú vzdialenosť k blízkym prekážkam a podporujú systémy varovania pri parkovaní, manévrovanie pri nízkej rýchlosti a upozornenia na blízkosť.
Dolu smerujúci ultrazvukový snímač hladiny meria vzdialenosť od snímača k povrchu kvapaliny. Riadiaca jednotka môže vypočítať zostávajúcu výšku kvapaliny, keď sú známe rozmery nádrže a poloha snímača.
Pena, para, miešanie, šikmé povrchy kvapaliny a vnútorné štruktúry nádrže by sa mali hodnotiť počas aplikačného testovania.
Ultrazvukové senzory dokážu detekovať produkty na dopravníkoch, monitorovať výšku stohu, potvrdzovať prítomnosť komponentov, počítať nádoby a detegovať priehľadné fľaše alebo filmy, čo môže byť pre štandardné optické senzory náročné.
Ultrazvuková detekcia dokáže identifikovať pohyb alebo prítomnosť v blízkosti dverí, vchodov, obmedzených priestorov a poplašných systémov bez potreby viditeľného osvetlenia.
Ultrazvukové senzory s krátkym dosahom dokážu merať vzdialenosť medzi dronom a zemou počas vznášania sa alebo pristávania v nízkej výške. Musí sa vziať do úvahy prúdenie vzduchu rotora, uhol povrchu, tráva a hluk.
Ultrazvuková detekcia blízkosti môže byť integrovaná do dávkovačov, domácich spotrebičov, ovládacích panelov, odpadkových košov a iných produktov vyžadujúcich bezdotykovú aktiváciu alebo monitorovanie hladiny.
Výber vhodného ultrazvukového snímača vyžaduje viac než len výber frekvencie. Poskytnite dodávateľovi kompletné aplikačné podmienky, aby bolo možné spoločne posúdiť akustické, elektrické a mechanické prevedenie.
| Výber položky | Otázky na potvrdenie |
|---|---|
| Rozsah merania | Aké sú minimálne a maximálne cieľové vzdialenosti? |
| Cieľ | Aký je materiál, veľkosť, tvar, uhol a rýchlosť pohybu terča? |
| Frekvencia | Je 40 kHz vhodné pre požadovaný rozsah a veľkosť cieľa? |
| Uhol lúča | Je potrebná široká oblasť detekcie alebo úzky smerový lúč? |
| Životné prostredie | Bude senzor čeliť dažďu, kondenzácii, prachu, chemikáliám, vetru alebo extrémnym teplotám? |
| Presnosť a rozlíšenie | Akú chybu merania a opakovateľnosť môže aplikácia akceptovať? |
| Čas odozvy | Ako rýchlo musí systém rozpoznať alebo sledovať cieľ? |
| Elektrické rozhranie | Je potrebný holý prevodník, pár vysielač-prijímač, analógový výstup alebo digitálny modul? |
| Hnací obvod | Aké napätie, zhlukový priebeh, zosilňovač a architektúra prijímača sa použije? |
| Mechanické prevedenie | Aký priemer, výška, koncovka, kábel, konektor a spôsob montáže sú potrebné? |
| Množstvo a prispôsobenie | Aké sú požiadavky na množstvo prototypu, ročný objem a vlastný výkon? |
Udržujte celý zvukový kužeľ mimo stien krytu a montážnych konzol.
Akustický otvor nezakrývajte obyčajným plastom, hrubou tkaninou alebo nevhodnou sieťovinou.
Udržujte najbližší cieľ mimo určenej mŕtvej zóny.
Zarovnajte hladké ciele čo najbližšie ku kolmici k osi snímania.
Ak je snímač inštalovaný v blízkosti motorov, čerpadiel alebo mechanických ovládačov, použite izoláciu vibrácií.
Udržujte vysokoprúdové spínacie stopy a hlučné napájacie obvody mimo vstupu prijímača.
Pre slabé signály ozveny použite vhodné uzemnenie, tienenie a filtrovanie.
Zabráňte hromadeniu vody, ľadu, oleja alebo silného znečistenia na čelnej strane prevodníka.
Postupne spúšťajte susedné ultrazvukové senzory, aby ste znížili akustické rušenie.
Kalibrujte a overte snímač po jeho inštalácii do krytu konečného produktu.
Manorshi poskytuje otvorené, vodotesné, vysokofrekvenčné ultrazvukové produkty na pomoc pri parkovaní a snímanie hladiny pre výrobcov, vývojárov elektroniky a dodávateľov priemyselných zariadení.
Dostupné vyhodnocovacie parametre môžu zahŕňať stredovú frekvenciu, hladinu akustického tlaku, citlivosť príjmu, uhol lúča, kapacitu, čas zvonenia, prevádzkovú teplotu, rozmery krytu, svorky, zvodové vodiče a ochranu životného prostredia.
Pozrite si 40 kHz vodotesný ultrazvukový vysielač a prijímač alebo si prezrite komplet Rozsah ultrazvukových snímačov Manorshi.
Pre novú aplikáciu uveďte požadovaný merací rozsah, cieľový materiál, prevádzkové prostredie, napájacie napätie, uhol lúča, rozmery, ročné množstvo a očakávaný výkon. kontaktujte spoločnosť Manorshi . Ak chcete prediskutovať výber snímača, vzorky alebo prispôsobené požiadavky na ultrazvukový prevodník,
Ultrazvukový snímač vzdialenosti je bezkontaktné zariadenie, ktoré vydáva ultrazvukový impulz, deteguje odrazenú ozvenu a vypočítava vzdialenosť k cieľu z doby spiatočnej cesty zvuku.
Základný vzorec je Vzdialenosť = Čas ozveny × Rýchlosť zvuku ÷ 2 . Výpočet je rozdelený dvomi, pretože nameraný čas zahŕňa cestu von k cieľu a spiatočnú cestu k prijímaču.
Štyridsať kilohertzov poskytuje praktickú rovnováhu medzi veľkosťou meniča, akustickým výkonom, útlmom vzduchu, dostupnosťou komponentov a detekciou krátkeho až stredného dosahu. Je to bežné, ale nie je vhodné pre každú aplikáciu.
Ultrazvukový prevodník je elektromechanický komponent, ktorý premieňa elektrickú energiu na ultrazvuk alebo ultrazvuk na elektrický signál. Ultrazvukový snímač sa môže vzťahovať na samotný prevodník alebo na úplný modul obsahujúci prevodník, budič, prijímač a elektroniku na spracovanie signálu.
Slepá zóna je minimálna oblasť pred snímačom, kde nie je možné spoľahlivé meranie vzdialenosti. Je to spôsobené hlavne zvonením prevodníka, časom obnovy obvodu a silným vysielaným signálom maskujúcim blízku ozvenu.
Teplota mení rýchlosť zvuku vo vzduchu. Ak výpočet používa pevnú rýchlosť zvuku pri zmene skutočnej teploty, hlásená vzdialenosť bude obsahovať proporcionálnu chybu. Teplotná kompenzácia zlepšuje absolútnu presnosť.
áno. Ultrazvukové snímanie sa nespolieha na odraz viditeľného svetla, takže dokáže detekovať mnoho priehľadných materiálov. Hladký priehľadný povrch však musí byť umiestnený vo vhodnom uhle, aby sa akustická ozvena vrátila do prijímača.
Detekcia môže byť možná, ale mäkké, porézne a vláknité materiály môžu absorbovať ultrazvukovú energiu a vytvárať slabé ozveny. Účinný rozsah by sa mal testovať pomocou skutočného materiálu, hrúbky a stavu povrchu.
áno. Senzor inštalovaný nad nádržou môže merať vzdialenosť k povrchu kvapaliny bez dotyku kvapaliny. Pokojné povrchy vo všeobecnosti poskytujú lepšie výsledky ako penové, turbulentné, šikmé alebo silne parou pokryté povrchy.
Cieľová farba má zvyčajne malý priamy vplyv, pretože ultrazvukové senzory používajú skôr zvuk ako viditeľné svetlo. Povrchový uhol, tvrdosť, veľkosť, textúra a akustická pohltivosť sú zvyčajne dôležitejšie.
Tma neovplyvňuje ultrazvukové snímanie. Mierny prach alebo hmla môžu mať menší vplyv ako na optické snímače, ale silný prach, kvapôčky vody, kondenzácia alebo materiál pokrývajúci čelo snímača môžu stále znižovať výkon.
Nie. Ultrazvukový zvuk je mechanické vlnenie a vyžaduje médium, ako je vzduch, plyn, kvapalina alebo pevná látka, cez ktoré sa šíri. Bežný vzduchom spojený ultrazvukový snímač rozsahu nemôže fungovať vo vákuu.
Bežné príčiny zahŕňajú cieľ v slepej zóne, slabý akustický odraz, naklonený alebo pohybujúci sa cieľ, blízke štrukturálne ozveny, elektrický šum, kolísanie teploty, prúdenie vzduchu, kontamináciu prevodníka a rušenie inými ultrazvukovými senzormi.
Spustite senzory postupne a nechajte dostatok času na doznievanie každého vyslaného impulzu a jeho ozveny pred aktiváciou ďalšieho senzora. Synchronizácia, rozstup, akustická izolácia a kódované signály môžu tiež znížiť presluchy.
Zvoľte širší lúč, keď sa mení pozícia cieľa alebo ak je potrebná väčšia oblasť detekcie. Keď je potrebné vylúčiť blízke objekty alebo ak je potrebné viac smerové meranie, zvoľte užší lúč. Vyhodnoťte radšej kompletnú odozvu zvukového kužeľa než len jeden nominálny uhol.
Senzory otvoreného typu sú vhodné pre chránené vnútorné aplikácie a môžu ponúknuť efektívny akustický výkon. Vodotesné snímače sú lepšie pre automobilový priemysel, vonkajšie prostredie, prostredie s úrovňou kvapalín alebo s vysokou vlhkosťou. Správna voľba závisí od vplyvu prostredia, rozsahu a mechanických požiadaviek.
Uveďte stredovú frekvenciu, merací rozsah, detaily cieľa, požadovaný uhol lúča, vysielací SPL, citlivosť príjmu, napätie pohonu, typ obvodu, prevádzkovú teplotu, požiadavku na vodotesnosť, rozmery, spôsob montáže, svorky, dĺžku kábla, konektor, požiadavky na certifikáciu a množstvo ročnej objednávky.
