Ултразвучни распон је технологија која користи звучне таласе за одређивање удаљености између два објекта. Постао је суштински алат у различитим индустријама, укључујући аутомобилску, здравствену и роботику. Сврха овог чланка је да пружи свеобухватно објашњење принципа ултразвучног домета и његове примене.
Шта је ултразвучни опсег?
Ултразвучни опсег је техника која користи високофреквентне звучне таласе за одређивање удаљености између два објекта. Функционише тако што емитује ултразвучни талас са сонде и мери време потребно да се талас одбије након што удари у објекат. Време које је потребно таласу да се врати се користи за израчунавање удаљености између претварача и објекта. Постоје различите врсте ултразвучних сензора, укључујући сензоре са једним трансдуктором и сензоре са двоструким сензорима.
Принцип рада ултразвучног рангирања
Принцип ултразвучног рангирања заснован је на физици звучних таласа. Када се ултразвучни талас преноси са претварача, он путује кроз ваздух и стиже до објекта. Талас се затим одбија назад до претварача и мери се време потребно да се талас врати. Ово време се користи за израчунавање удаљености између претварача и објекта.
Претварач игра важну улогу у ултразвучном опсегу. Он је одговоран и за пренос и за пријем ултразвучног таласа. Претварач претвара електричне сигнале у механичке вибрације, које се затим преносе као ултразвучни таласи. Када талас удари у објекат и одбије се назад, претварач прима талас и претвара га назад у електрични сигнал.
Предности и ограничења ултразвучног домета
Ултразвучно одмеравање има неколико предности у односу на друге технологије мерења. Он је бесконтактан, што значи да се може користити за мерење удаљености између објеката без физичког додиривања. Такође је прецизан, пружа прецизна мерења чак и на великим удаљеностима.
Међутим, ултразвучни опсег такође има нека ограничења. На њега утичу фактори околине као што су температура, ваздушни притисак и влажност. Такође не може да продре у чврсте објекте, што значи да не може да мери растојање до објекта који се налази иза другог објекта. Ово може ограничити његову корисност у одређеним апликацијама.
У поређењу са другим технологијама за одређивање домета, као што су ласерско и инфрацрвено одређивање домета, ултразвучно одређивање домета је релативно јефтино и лако за имплементацију. То га чини популарним избором за широк спектар апликација.
Примене ултразвучног рангирања
Ултразвучни опсег се користи у разним индустријама, укључујући аутомобилску, здравствену негу и роботику. У аутомобилској индустрији, ултразвучни опсег се користи за мерење удаљености и детекцију препрека у возилима. Ово омогућава возилима да избегну сударе и безбедно паркирају.
У здравственој индустрији, ултразвучни опсег се користи за неинвазивно снимање и мерење удаљености између унутрашњих органа. Ово омогућава медицинским стручњацима да дијагностикују и лече пацијенте без потребе за инвазивним процедурама.
У области роботике, ултразвучно одмеравање се користи за навигацију и избегавање препрека. Роботи опремљени ултразвучним сензорима могу да се крећу по сложеним окружењима и избегавају препреке, чинећи их ефикаснијим и ефикаснијим.
Будућност ултразвучног рангирања
Област ултразвучног домета се брзо развија, са новим напретком који се стално остварују. У будућности је вероватно да ће ултразвучни опсег бити интегрисан у још више индустрија и апликација.
Једна потенцијална будућа примена ултразвучног одмеравања је у области аутономних возила. Аутономним возилима ће бити потребни високо прецизни и поуздани системи за мерење удаљености за безбедну навигацију. Ултразвучни домет би могао да игра кључну улогу у томе, обезбеђујући неопходна мерења удаљености како би се аутономним возилима омогућило да безбедно раде.
Још једна потенцијална примена ултразвучног рангирања је у области индустријске аутоматизације. Са све већом потражњом за ефикасним и исплативим системима аутоматизације, ултразвучни распон би могао да игра кључну улогу у обезбеђивању тачних и поузданих мерења за индустријске роботе.
Закључак
У закључку, ултразвучни распон је технологија која користи високофреквентне звучне таласе за одређивање удаљености између два објекта. Постао је суштински алат у различитим индустријама, укључујући аутомобилску, здравствену и роботику. Принцип ултразвучног рангирања је заснован на физици звучних таласа и омогућен је употребом ултразвучних претварача. Иако ултразвучни опсег има нека ограничења, он такође има неколико предности, што га чини популарним избором за широк спектар примена. Будућност ултразвучног домета изгледа светла, са новим напретком и потенцијалним применама на хоризонту.
Фреквенција звучног таласа коју људско ухо може чути је 20ХЗ～20КХз. Када је фреквенција виша од 20КХз, људско ухо је не чује. Због тога звучни талас са фреквенцијом већом од 20КХз називамо „ултразвучни талас“.
Ултразвук има јаку усмереност и путује на велике удаљености у ваздуху. То ће се одразити када наиђете на препреке. Због тога људи често користе ултразвучни талас за мерење удаљености.
Најчешћи метод ултразвучног мерења удаљености је метода детекције еха. Ултразвучни предајник емитује ултразвучне таласе у одређеном правцу. Истовремено са емисијом, тајмер почиње да мери време. Ултразвучни пријемник одмах зауставља мерење времена када прими рефлектоване ултразвучне таласе. Брзина ширења ултразвучних таласа у ваздуху је 340м/с. Према времену које тајмер бележи, може се израчунати растојање од тачке емисије до површине препреке.
Главни показатељи перформанси ултразвучних сензора укључују:
(1) Радна фреквенција. Радна фреквенција је резонантна фреквенција пиезоелектричног чипа. Када је фреквенција наизменичног напона примењеног на његова два краја једнака резонантној фреквенцији чипа, излазна енергија је највећа, а осетљивост је такође највећа.
(2) Радна температура. Пошто је тачка растојања пиезоелектричног материјала генерално релативно висока, посебно ултразвучна сонда за дијагнозу користи малу снагу, тако да је радна температура релативно ниска и може радити дуго времена без отказа. Температура ултразвучне сонде која се користи у лечењу је релативно висока и потребан је посебан уређај за хлађење.
(3) Осетљивост. То углавном зависи од самог производног чипа, коефицијент електромеханичког спајања је велики, а осетљивост је висока.
Уз брз развој науке и технологије, није нам тешко пронаћи примену ултразвучних сензора. На пример, радар за рикверц користи ултразвучне таласе за мерење удаљености, како би остварио функцију паркирања и избегавања препрека. Инжењери из Манорсхија препоручују три ултразвучна сензора МСВ-А1458Х09ТР, МСВ-А1440Х09ТР и МСВ-А1840Х12ТР. Имају добру стабилност, високу осетљивост и високу прецизност и добро су прихваћени на тржишту.
