Прегледи: 352 Аутор: Уредник сајта Време објаве: 22.05.2020 Порекло: Сајт
У свакодневној производњи и животу, ултразвучни сензори за даљинско мерење се широко користе за радар за вожњу уназад, избегавање роботских препрека, мерење конструкције, детекцију нивоа течности, мерење дубине бунара, мерење дужине цевовода и друге апликације за бесконтактно мерење удаљености.
Основна метода одређивања распона ултразвучног сензора је мерење времена лета. Сензор емитује ултразвучни импулс, прима ехо рефлектован од мете, мери време повратног пута и израчунава удаљеност од брзине звука.
Уобичајени ултразвучни системи за даљинско мерење се обично заснивају на микрорачунару са једним чипом, уграђеном контролеру или ЦПЛД. Без обзира која се контролна платформа користи, основни дизајн прво мора да разуме ултразвучни распон одјека, брзину звука, температурну компензацију, слепу зону и услове рефлексије циља.
Ултразвучни сензор претвара електричне сигнале у ултразвучне таласе и претвара примљене ултразвучне ехо назад у електричне сигнале. Ултразвучни таласи су механички таласи са фреквенцијама изнад 20кХз. Имају јаку усмереност, спор губитак енергије и релативно велику даљину ширења у ваздуху, течним или чврстим медијима.
Када ултразвучни талас достигне препреку, интерфејс, површину течности или чврсту мету, део таласа се рефлектује назад као ехо. Пријемни елемент детектује овај ехо, а контролно коло израчунава растојање од измереног времена путовања.
Пошто је ултразвучно мерење удаљености бесконтактно, јефтино и прилагодљиво многим материјалима, оно пружа користан баланс између одзива у реалном времену, тачности, поузданости и цене.
Најчешћа метода ултразвучног одређивања распона је метода детекције времена повратног путовања, која се такође назива мерење времена лета или ТоФ. Сензор шаље ултразвучни импулс у једном правцу и почиње да мери време. Када се ехо врати, систем зауставља мерење времена и израчунава једносмерну удаљеност.
Ако s је растојање између сензора и измереног циља, т је измерено време повратног пута, а в је брзина ширења звука, формула удаљености је:
с = в × т / 2
Подела са 2 је неопходна јер ултразвучни импулс путује од сензора до циља, а затим се враћа од мете до сензора. Измерено време је укупно време повратног пута, а не време путовања у једном правцу.
За ултразвучно мерење удаљености високе прецизности, температурна компензација је важна јер се брзина звука у ваздуху мења са температуром. Топли ваздух повећава брзину звука, док је хладан смањује.
Уобичајена формула за температурну компензацију је:
в = 331,4 + 0,607 Т
У овој формули, Т је температура околине у °Ц, а в је брзина звука у м/с. Додавање температурне компензације може смањити грешку мерења, посебно у спољашњим, индустријским окружењима или окружењима са променљивом температуром.
| Метода | Како функционише | Најбоља употреба |
|---|---|---|
| Метода времена лета | Мери време између ултразвучног преноса и пријема еха. | Мерење удаљености, детекција препрека, мерење нивоа течности. |
| Метода детекције фазе | Израчунава удаљеност од фазне разлике између емитованих и примљених таласа. | Мерни системи кратког домета и веће резолуције. |
| Метода амплитуде еха | Анализира јачину рефлектованог ултразвучног сигнала. | Детекција мете, анализа рефлексије материјала, процена квалитета сигнала. |
| фактора | на | савет за оптимизацију мерења |
|---|---|---|
| Температура | Мења брзину звука и изазива грешку у удаљености. | Користите температурну компензацију у алгоритму управљања. |
| Слепа зона | Веома блиски циљеви можда неће бити исправно детектовани због звоњења сонде. | Изаберите ултразвучни сензор мале слепе зоне за мерење кратког домета. |
| Циљни угао | Угаоне површине могу рефлектовати ехо далеко од пријемника. | Држите сензор што је више могуће окомито на циљну површину. |
| Циљни материјал | Мекани, порозни материјали или материјали који упијају звук смањују снагу еха. | Тестирајте стварни циљни материјал током валидације производа. |
| Еколошка бука | Други ултразвучни извори или вибрације могу изазвати лажна очитавања. | Користите филтрирање, заштиту и одговарајућу логику узорковања. |
| Вода, прашина и корозија | Оштра окружења могу смањити животни век сензора и квалитет сигнала. | Користите водоотпорне и отпорне на корозију ултразвучне сензоре када је потребно. |
Уобичајена структура ултразвучног распона користи једну предајну и једну главу за пријем. Предајник емитује ултразвучне таласе, а пријемник детектује рефлектовани ехо. Ова структура је једноставна и погодна за многе опште примене мерења удаљености.
Неки системи користе више предајних глава са једном главом за пријем или више сензорских модула распоређених у низ. Овај дизајн може побољшати покривеност детекције, смањити мртве углове и подржати сложеније сценарије мерења као што је навигација робота или детекција нивоа течности у више тачака.
Радар за вожњу уназад и системи за помоћ при паркирању.
Избегавање роботских препрека и аутоматска навигација.
Мерење нивоа течности у резервоарима, контејнерима и индустријској опреми.
Мерење дубине бунара, дужине цевовода и градилишта.
Детекција објеката у опреми за аутоматизацију и производним линијама.
Водоотпорно детектовање удаљености у спољашњим или влажним окружењима.
Ултразвучни сензори за даљинско мерење су популарни јер подржавају бесконтактно мерење, имају једноставан принцип рада и могу да открију многе чврсте и течне мете без обзира на боју или транспарентност. Такође су исплативи у поређењу са неким оптичким или ласерским мерним решењима.
Са ултразвучним сензором под малим углом и малом слепом зоном, систем може постићи прецизније мерење у компактним просторима. Водоотпоран дизајн и дизајн отпоран на корозију такође чини ултразвучне сензоре корисним за ниво течности, на отвореном и у индустријској примени.
Принцип ултразвучног мерења удаљености је слање ултразвучних таласа ка мети, примање рефлектованог еха, мерење времена повратног пута и израчунавање удаљености користећи брзину звука. Основна формула је с = в × т / 2.
За прецизније ултразвучно одређивање опсега, дизајнери треба да узму у обзир температурну компензацију, слепу зону, циљни угао, рефлексију материјала, буку из околине и инсталацију сензора. Исправан избор сензора и обрада сигнала могу побољшати стабилност мерења у стварним апликацијама.
Метода мерења ултразвучног сензора мери удаљеност слањем ултразвучног импулса, примањем рефлектованог еха и израчунавањем удаљености од времена путовања звука. Ово се такође назива ултразвучно време лета или ехо.
Основна формула ултразвучног растојања је с = в × т/2 . У овој формули, s је растојање, в је брзина звука, а т је измерено време повратног пута ултразвучног импулса.
Сензор мери укупно време за ултразвучни талас да путује до објекта и врати се. Пошто је ово кружно путовање, резултат се мора поделити са 2 да би се добила једносмерна удаљеност између сензора и мете.
Температура мења брзину звука у ваздуху. Ако се температура промени, али систем и даље користи фиксну брзину звука, израчуната удаљеност ће имати грешку. Температурна компензација помаже да се побољша прецизност ултразвучног домета.
Слепа зона је минимална удаљеност на којој сензор не може поуздано да мери. Обично је узроковано звоњењем сонде након преноса. За детекцију кратког домета, изаберите ултразвучни сензор са малом слепом површином.
Меке, порозне површине које апсорбују звук, веома танке или под оштрим углом могу смањити снагу еха. Пена, тканина и предмети под углом могу узроковати слаба или нестабилна ултразвучна очитавања удаљености.
Ултразвучни сензори за даљинско мерење се обично користе у сензорима за паркирање, избегавању препрека роботима, мерењу нивоа течности, индустријској аутоматизацији, мерењу конструкције, детекцији цевовода и бесконтактним системима за мерење удаљености.
