Прегледи: 585 Аутор: Уредник сајта Време објаве: 21.05.2020 Порекло: Сајт
Ултразвучни сензори су бесконтактни сензори који користе високофреквентне звучне таласе за откривање објеката, мерење удаљености, праћење нивоа течности и идентификацију положаја материјала. Они се широко користе у производњи, електроенергетским системима, металургији, грађевинским материјалима, хемикалијама, преради хране, аутомобилима, складиштењу, бродовима, текстилу, транспорту, роботици, праћењу нивоа течности, детекцији протока отвореног канала и индустријској аутоматизацији.
Главне предности ултразвучних сензора су висока тачност мерења, стабилан рад, детекција без контакта, јака усмереност и способност рада са многим течним и чврстим материјалима. Међутим, ултразвучни сензори такође имају ограничења, као што су фиксни фреквентни опсег, релативно висок погонски напон, слепе зоне, ограничен домет и осетљивост на температуру, меке материјале, проток ваздуха и услове уградње.
Ултразвучни сензор функционише тако што емитује ултразвучне таласе и прима рефлектовани ехо. Сензор шаље високофреквентни звучни импулс ка мети. Када звучни талас допре до површине објекта, део таласа се рефлектује назад у пријемник. Сензор затим израчунава удаљеност или позицију на основу времена између преноса и пријема.
Ултразвучна сонда се обично заснива на пиезоелектричним керамичким елементима. Ови пиезоелектрични елементи могу да претварају електричну енергију у механичку вибрацију за пренос ултразвучних таласа, а такође могу да конвертују примљену вибрацију назад у електричне сигнале.
Када се примењени импулсни сигнал поклапа са природном резонантном фреквенцијом пиезоелектричног елемента, елемент снажно вибрира и генерише ултразвучне таласе. Када се рефлектовани таласи врате у сонду, пиезоелектрични елемент прима вибрацију и претвара је у електрични сигнал за анализу.
| Предност | зашто је то важно |
|---|---|
| Бесконтактно мерење | Сензор може да детектује предмете без додиривања, што је корисно за ломљиве, покретне, вруће или корозивне материјале. |
| Ради са многим материјалима | Ултразвучни сензори могу мерити многе течности и чврсте материје, укључујући непрозирне материјале који су тешки за оптичке сензоре. |
| Не утиче на боју или провидност | Пошто је детекција заснована на рефлексији звука, боја мете и транспарентност обично имају мали утицај на мерење. |
| Добра усмереност | Ултразвучни таласи имају кратке таласне дужине и јаку усмереност, што их чини погодним за мерење удаљености и нивоа. |
| Може радити у мрачним окружењима | За разлику од оптичких сензора, ултразвучни сензори не зависе од видљиве светлости. |
| Корисно у прашини, диму или магли | Многи ултразвучни сензори могу да раде боље од оптичких сензора у прашњавим, задимљеним или слабо осветљеним окружењима. |
| Недостаци | Утицај на примену |
|---|---|
| Фиксни фреквентни опсег | Сензор од 40 кХз обично ради само близу свог пројектованог фреквентног опсега, као што је око 38-42 кХз. |
| Виши погонски напон | Неки ултразвучни претварачи захтевају висок напон од врха до врха, тако да нисконапонским колима можда треба појачано коло или трансформатор. |
| Утицај температуре | Брзина звука се мења са температуром ваздуха, што може утицати на тачност мерења удаљености. |
| Мекани материјали апсорбују звук | Пена, тканина и друге меке површине могу да апсорбују ултразвучне таласе и смање јачину еха. |
| Слепа зона | Објекти сувише близу сензора могу бити унутар минималне удаљености детекције и не могу се прецизно измерити. |
| Ограничен домет | Ултразвучни таласи слабе са растојањем, тако да је опсег сензора ограничен фреквенцијом, снагом, циљном површином и окружењем. |
Ултразвучни таласи имају високу фреквенцију, кратку таласну дужину, малу дифракцију, јаку усмереност и добар продор у многе течности и чврсте материје. Када ултразвучни таласи наиђу на нечистоћу, границу или интерфејс материјала, они производе рефлектоване одјеке који се могу детектовати и анализирати.
Ултразвучни сензори такође могу да подрже детекцију покретних објеката засновану на Доплеру. Ово чини ултразвучну технологију корисном у мерењу удаљености, мерењу нивоа течности, детекцији објеката, праћењу протока, детекцији грешака, роботици, помоћи при паркирању, индустријској аутоматизацији и медицинској опреми.
Ултразвучне сонде мале снаге се често користе за детекцију и мерење. У зависности од типа таласа и структуре, ултразвучне сонде могу укључивати равне сонде за уздужне таласе, косе сонде за попречне таласе, сонде површинских таласа, Ламбове таласне сонде и двоструке сонде где један елемент преноси, а други прима.
За индустријске и потрошачке апликације, уобичајени производи укључују ултразвучне сензоре отвореног типа, водоотпорне ултразвучне сензоре, високофреквентне ултразвучне сензоре, паркинг сензоре и сензоре нивоа. Тачан избор зависи од домета, фреквенције, кућишта, водоотпорности, циљаног материјала и окружења за инсталацију.
Тачност ултразвучног сензора зависи од фреквенције, осетљивости, погонског напона, циљне површине, температуре ваздуха, влажности, протока ваздуха, угла инсталације и обраде ехо сигнала. Сензор са температурном компензацијом може смањити грешку узроковану променама у брзини звука.
Осетљивост углавном зависи од пиезоелектричног елемента. Већи коефицијент електромеханичке спреге обично значи већу осетљивост. Већа осетљивост помаже сензору да прими слабије одјеке, али коначни учинак и даље зависи од комплетног дизајна кола и окружења апликације.
Ултразвучни сензори се користе у индустријском мерењу, пољопривреди, лакој индустрији, медицинској опреми, паркинг системима, роботици, сигурносним системима, праћењу нивоа, детекцији објеката и испитивању без разарања. Они могу да открију звукове и одјеке које људска уши не могу да чују, а затим конвертују информације у корисне податке о удаљености, положају или материјалу.
У практичним применама, ултразвучно одмеравање може да се користи за избегавање препрека, мерење нивоа резервоара, детекцију протока у отвореном каналу, помоћ при вожњи уназад, навигацију робота, позиционирање материјала и детекцију грешака у металним или чврстим конструкцијама.
Када бирате ултразвучни сензор, прво потврдите даљину детекције, слепу зону, циљни материјал, потребну прецизност, радну фреквенцију, напон вожње, угао снопа, време одзива, водоотпорност и опсег радне температуре.
За спољашња или влажна окружења, обично се преферира водоотпорни ултразвучни сензор. За прецизно откривање кратког домета, сензор веће фреквенције може да обезбеди бољу резолуцију. За детекцију на даљину, нижа фреквенција и јача снага преноса могу бити прикладнији.
Пре масовне производње, тестирајте сензор у стварном положају инсталације и окружењу. Угао монтаже, отвор кућишта, облик мете, оближње препреке, варијације температуре и електрични шум могу утицати на стварне перформансе.
Ултразвучни сензори нуде прецизно, стабилно и бесконтактно мерење за многе течне и чврсте материјале. Посебно су корисни када на оптичку детекцију утичу боја, провидност, тама, прашина, дим или рефлексија површине.
Истовремено, ултразвучни сензори нису погодни за сваку ситуацију. Инжењери би требало да размотре фреквенцију, напон, осетљивост, температурну компензацију, слепу зону, домет, циљни материјал и услове уградње пре него што изаберу сензор.
Ултразвучни сензор мери удаљеност тако што шаље високофреквентни звучни импулс и прима рефлектовану ехо. Удаљеност се рачуна из времена потребног звучном таласу да путује до циља и врати се.
Ултразвучни сензори могу бити веома прецизни у одговарајућим условима, посебно за бесконтактно мерење удаљености и нивоа. Тачност зависи од температуре, влажности, површине циља, фреквенције сензора, угла постављања и обраде сигнала.
Температура мења брзину звука у ваздуху. Када се температура промени, измерено растојање се може померити осим ако сензор не користи температурну компензацију или систем не исправи очитавање.
Изаберите ултразвучни сензор отвореног типа за чиста унутрашња окружења и компактну опрему. Одаберите водоотпорни ултразвучни сензор за спољашња, влажна, прашњава окружења или окружења склона прскању.
Користите исправну фреквенцију, држите сензор у равни са циљем, избегавајте оближње препреке, обезбедите стабилан напон за вожњу, користите температурну компензацију и тестирајте сензор у окружењу завршне инсталације.
