Перегляди: 87 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2020-04-14 Походження: Сайт
Ультразвуковий датчик дальності – це безконтактний сенсорний пристрій, який вимірює відстань між датчиком і ціллю шляхом передачі ультразвукових звукових імпульсів і вимірювання часу, необхідного для повернення відбитої луни.
Ультразвукові хвилі мають частоти, що перевищують нормальний діапазон слуху людини приблизно на 20 кГц. Датчики відстані з повітряним зв'язком зазвичай працюють на частоті близько 40 кГц, хоча використовуються інші частоти відповідно до необхідного діапазону вимірювання, роздільної здатності, розміру перетворювача, діаграми променя та умов навколишнього середовища.
На відміну від оптичних датчиків відстані, ультразвуковий датчик не залежить головним чином від кольору цілі або відбиття видимого світла. Таким чином, він може виявляти багато прозорих, напівпрозорих, темних або глянцевих об’єктів, за умови, що ціль повертає до приймача достатньо сильну акустичну луну.
Швидка відповідь: Ультразвуковий датчик дальності надсилає високочастотний звуковий імпульс до цілі, отримує відбиту луну та обчислює відстань на основі часу подорожі туди й назад. Основна формула: відстань = швидкість звуку × час відлуння ÷ 2.
Ультразвукова технологія визначення дальності широко використовується в роботах для виявлення перешкод, допомоги при паркуванні автомобілів, вимірюванні рівня рідини, автоматичних дверях, промисловій автоматизації, системах безпеки, транспортуванні матеріалів і виявленні присутності об’єктів.
Припаси Manorshi ультразвукові датчики та перетворювачі для вимірювання відстані, виявлення об'єктів, систем паркування, датчиків рівня та індивідуальних електронних програм.
Більшість ультразвукових датчиків відстані використовують принцип часу прольоту , який також називають методом часу проходження відлуння. Система вимірює час між передачею ультразвукового імпульсу та отриманням його відбитого відлуння.
Схема керування генерує короткий електричний сплеск на номінальній частоті ультразвукового перетворювача або близько до неї.
Передавальний перетворювач перетворює електричний сигнал в ультразвукову механічну вібрацію.
Ультразвуковий імпульс поширюється по повітрю до цілі.
Частина звукової енергії відбивається від поверхні мішені.
Приймач перетворює отримане акустичне відлуння в невеликий електричний сигнал.
Схема формування сигналу підсилює, фільтрує та виявляє відлуння.
Мікроконтролер або схема синхронізації вимірює час подорожі туди й назад і перетворює його на відстань.
Відстань = (Час відлуння × Швидкість звуку) ÷ 2
d = (t × c) ÷ 2
d — відстань в одну сторону між датчиком і ціллю.
t — виміряний час проходження в обидві сторони від передачі до прийому відлуння.
c – швидкість звуку в середовищі вимірювання.
Результат ділиться на два, оскільки звук поширюється від датчика до цілі, а потім назад до датчика.
При приблизно 20°C швидкість звуку в сухому повітрі становить приблизно 343 м/с. Якщо виміряний час відлуння становить 5,83 мілісекунди, розрахована відстань буде:
Відстань = 0,00583 секунд × 343 м/с ÷ 2
Відстань ≈ 1 метр
У цьому прикладі припускається стабільна температура повітря та чітко помітна луна. Реальні системи також можуть застосовувати температурну компенсацію, фільтрацію сигналу, виявлення порогу, калібрування та усереднення за кількома вибірками.
Серцевиною багатьох ультразвукових вимірювальних перетворювачів є п’єзоелектричний керамічний елемент, прикріплений до металевої діафрагми або резонансної пластини. Збірка також може включати резонатор, акустичний корпус, клеми, демпфуючий матеріал, захисну сітку та компоненти ущільнення від навколишнього середовища.
Коли до п’єзоелектричної кераміки прикладається змінна електрична напруга, матеріал розширюється та стискається. Ця механічна деформація змушує діафрагму вібрувати та випромінювати ультразвукові хвилі в повітря.
Під час прийому відбувається зворотний п'єзоелектричний процес. Ультразвукові хвилі тиску, що повертаються, вібрують діафрагму та п’єзоелектричний елемент, генеруючи невеликий електричний сигнал, який може бути посилений та оброблений приймальною схемою.
Воронкоподібний або рупороподібний резонатор може поліпшити передачу акустичної енергії між п'єзоелементом і навколишнім повітрям. Його геометрія також впливає на чутливість, резонансну частоту та форму променя.
Важлива відмінність: Ультразвуковий вимірювач із повітряним зв’язком зазвичай вимірює відлуння, відбиті від поверхні цілі. Його не слід плутати з системами медичної візуалізації або ультразвуковими системами неруйнівного контролю, призначеними для передачі звуку через рідини або тверді матеріали.
Ультразвукова система вимірювання дальності може використовувати окремі передавач і приймач або один приймач, який чергує передачу і прийом.
| Конфігурація | Робочий метод | Типові переваги | Розгляд дизайну |
|---|---|---|---|
| Окремі передавач і приймач | Один перетворювач безперервно або з перервами передає, а другий перетворювач приймає відлуння. | Окремі шляхи передачі та прийому, гнучкий дизайн схеми та відсутність необхідності перемикати один елемент між режимами. | Необхідно контролювати відстань між датчиками, вирівнювання, акустичний зв’язок і прямі перехресні перешкоди передавач-приймач. |
| Одиночний ультразвуковий трансивер | Один елемент передає імпульс, а потім перемикається в режим прийому. | Компактна механічна конструкція та легше вирівнювання між передавальною та приймальною осями. | Система повинна дочекатися, поки механічний дзвінок згасне, перш ніж виявляти відлуння на близькій відстані. |
| Променева пара | Передавач і приймач стикаються один з одним, і система виявляє, коли об’єкт перериває звуковий шлях. | Швидке реагування та надійне виявлення прозорих плівок, пляшок та об’єктів, що швидко рухаються. | Ця конфігурація в першу чергу виявляє присутність, а не обчислює дистанцію відбиття цілі. |
У наступній таблиці зберігаються приклади параметрів ультразвукового передавача та приймача 40 кГц з оригінальної сторінки. Ці значення не слід розглядати як універсальні специфікації для кожного ультразвукового датчика. Завжди підтверджуйте остаточний номер деталі, умови випробувань і специфікацію продукту перед проектуванням схеми приводу або затвердженням виробничого компонента.
| специфікації | Приклад значення |
|---|---|
| Центральна частота | 40 ± 1,0 кГц |
| Рівень звукового тиску, що передається | мінімум 100 дБ |
| Приймальна чутливість | −72 дБ мінімум |
| Ехочутливість | ≥230 мВ |
| Час дзвінка | 1,2 мс максимум |
| Ємність на 1 кГц | 2400 пФ ±20% |
| Максимальна безперервна напруга керування | 20 Vrms |
| Загальний кут променя | 47° типовий при -6 дБ |
| Час розпаду | ≤1,2 мс |
| Робоча температура | від −30°C до +80°C |
| Температура зберігання | від −30°C до +80°C |
Структура та розміри ультразвукового датчика дальності
Пара ультразвукового передавача та приймача 40 кГц
Продуктивність ультразвукового вимірювання дальності залежить від перетворювача, схеми приводу, схеми прийому, алгоритму обробки сигналу, цілі та середовища встановлення. Наступні параметри слід оцінювати разом, а не окремо.
Центральна частота – це частота, на якій перетворювач розрахований на ефективну роботу. Для ультразвукового перетворювача з номінальною частотою 40 кГц схема передачі зазвичай генерує сплеск близько 40 кГц, тоді як приймач фільтрується в аналогічному діапазоні частот.
Від’їзд надто далеко від резонансної області може зменшити передану акустичну енергію та чутливість прийому. Допуск компонентів, температура, монтаж і конструкція корпусу також можуть змінити ефективну реакцію.
Рівень звукового тиску, що передається, вказує на потужність вихідного ультразвуку за визначених умов випробування. Більше значення може підтримувати сильніші відлуння або більшу відстань зондування, але результат залежить від напруги приводу, частоти, форми хвилі, відстані вимірювання та тестового приладу.
Значення звукового тиску слід порівнювати лише тоді, коли в таблицях даних використовуються еквівалентні умови вимірювання.
Чутливість прийому описує, наскільки ефективно приймач перетворює вхідний ультразвуковий тиск в електричний сигнал. Вища чутливість може покращити виявлення слабкої луни, але повна система також залежить від шуму підсилювача, смуги пропускання фільтра, посилення, налаштувань порога та електромагнітних перешкод.
Чутливість до відлуння являє собою отриманий сигнал, створений за певної цілі та тестової схеми. Корисна система вимірювання дальності повинна відрізняти справжнє відлуння від електричного шуму, механічної вібрації, прямого акустичного зв’язку та вторинних відображень.
Автоматичне регулювання посилення, смугова фільтрація, виявлення огинаючої, кореляційна обробка та адаптивні порогові значення можуть використовуватися для покращення розпізнавання відлуння.
Після того, як пакет передачі закінчується, перетворювач і механічна структура продовжують короткочасно вібрувати. Ця залишкова вібрація називається дзвінком або дзвінком.
Протягом цього періоду відновлення відлуння близької цілі може бути приховано значно сильнішим залишковим сигналом передачі. Відповідна мінімальна вимірна відстань називається сліпої зони , мертвою зоною або мінімальною відстанню сприйняття.
Коротший час дзвінка зазвичай підтримує менші мінімальні відстані виявлення, хоча кінцева сліпа зона також залежить від відновлення схеми, напруги передавача, демпфування, порогових налаштувань і методів обробки сигналу.
Ультразвуковий перетворювач не створює нескінченно вузького прямого променя. Він випромінює акустичну енергію через тривимірний звуковий конус, що містить головну пелюстку та менші бічні пелюстки.
Ширший промінь може виявляти об’єкти на більшій площі, але також може отримувати небажані відбиття від сусідніх стін, кронштейнів, труб або поверхонь корпусу. Вужчий промінь забезпечує кращу вибірковість спрямованості, але вимагає більш точного вирівнювання датчика.
П'єзоелектричний ультразвуковий перетворювач поводиться в основному як ємнісне електричне навантаження. Його ємність впливає на струм драйвера, узгодження імпедансу, втрати при перемиканні та конструкцію резонансної схеми.
Прикладена напруга має залишатися в межах номінальних безперервних і імпульсних меж перетворювача. Надмірна напруга приводу може призвести до перегріву, деполяризації, механічних пошкоджень або скорочення терміну служби.
Температура впливає на швидкість звуку, п'єзоелектричні характеристики, резонанс, чутливість, клейкі матеріали та електронні компоненти. Перевірте як діапазон робочих температур, так і діапазон температур зберігання для фактичної моделі датчика.
Температура є однією з найважливіших змінних середовища, оскільки вона змінює швидкість звуку. Зазвичай використовується наближення для сухого повітря, близького до нормальних атмосферних умов:
Швидкість звуку ≈ 331,3 + (0,606 × температура в °C) м/с
Система, яка завжди передбачає 343 м/с, може отримати вимірну похибку відстані, коли фактична температура змінюється. Для застосувань, які потребують стабільної абсолютної точності, розташуйте датчик температури поблизу акустичного тракту та оновіть розрахунок швидкості звуку.
Великі цілі зазвичай повертають більше акустичної енергії, ніж маленькі цілі. Ціль, яка є вужчою за активний звуковий конус, може викликати слабке відлуння або дозволити датчику виявити більший об’єкт за нею.
Максимальні значення діапазону зазвичай вимірюються за допомогою заданої плоскої контрольної мішені. Практичний діапазон для невеликих проводів, вузьких труб, вигнутих предметів або нестандартних частин може бути меншим.
Плоска гладка мішень забезпечує найсильнішу віддачу, коли її поверхня приблизно перпендикулярна осі датчика. Якщо поверхня нахилена, значна частина акустичної енергії може відбиватися від приймача.
Шорсткі поверхні розсіюють звук у кількох напрямках і можуть допускати більшу кутову зміну, але повернена енергія може бути менш передбачуваною.
Тверді поверхні, такі як метал, скло, твердий пластик, дерево, і спокійні рідкі поверхні часто створюють корисні відображення. М’які, пористі або волокнисті матеріали, такі як піна, товста тканина, бавовна та пухка ізоляція, можуть поглинати ультразвукову енергію та зменшувати дальність виявлення.
Прозорі об’єкти часто можна виявити, оскільки ультразвук не залежить від видимої прозорості. Однак гладка скляна або пластикова поверхня все одно потребує відповідного кута, щоб відбивати звук назад до датчика.
Об’єкти, розташовані всередині зазначеної сліпої зони, не можуть бути надійно виміряні. Датчик може повідомити про відсутність цілі, нестабільне значення або помилкову відстань, спричинену дзвоном і внутрішніми віддзеркаленнями.
Встановлення має підтримувати найближчу очікувану ціль за межами мінімальної відстані зондування, зазначеної в остаточному описі датчика або модуля.
Сильний повітряний потік може змінити ефективний звуковий шлях, тоді як швидка зміна температурних градієнтів може викривити акустичну хвилю або змінити швидкість її поширення на шляху вимірювання.
Уникайте встановлення точного датчика діапазону безпосередньо біля виходів гарячого повітря, охолоджуючих вентиляторів, парових отворів або джерел тепла зі швидкими коливаннями.
Помірна вологість, як правило, має менший вплив, ніж температура, але вологість все одно може впливати на послаблення звуку та роботу датчика. Краплі води, конденсат, лід або забруднення на поверхні датчика можуть блокувати або спотворювати звуковий шлях.
Для застосування на відкритому повітрі або в умовах високої вологості слід використовувати належним чином герметичний або водонепроникний ультразвуковий перетворювач, а не припускати, що датчик відкритого типу захищений від навколишнього середовища.
Стінки, монтажні кронштейни, захисні кришки, краї резервуару та рами машини можуть повертати небажані відлуння. Ці відбиття можуть надходити до або після очікуваного ехо-сигналу та викликати помилкові вимірювання.
Тримайте основний звуковий конус вільним і перевіряйте повну збірку датчика в остаточному корпусі, а не оцінюйте лише оголений перетворювач.
Коли кілька ультразвукових датчиків працюють близько один до одного, один приймач може виявити імпульс, переданий іншим датчиком. Це називається акустичним перехресним сповіщенням і може призвести до неправильних показників відстані.
Використовуйте синхронізований запуск, послідовне вимірювання, достатню відстань, фізичну акустичну ізоляцію або методи кодованої передачі, щоб зменшити перешкоди.
Використовуйте температурну компенсацію. Виміряйте температуру повітря поблизу акустичного шляху та оновіть розрахунок швидкості звуку.
Тримайте ціль за межами сліпої зони. Перевірте мінімальну відстань вимірювання за фактичної напруги приводу та умов ланцюга.
Правильно вирівняйте мішень. Розташуйте гладкі плоскі мішені якомога ближче до перпендикуляра до осі датчика.
Тримайте звуковий конус чистим. Уникайте потрапляння кронштейнів, кришок і стінок корпусу в поле виявлення.
Використовуйте смугову фільтрацію. Фільтруйте навколо робочої частоти перетворювача, щоб зменшити широкосмуговий електричний і акустичний шум.
Застосуйте цифрове усереднення або медіанну фільтрацію. Багаторазові вимірювання можуть зменшити випадковий шум і відкинути окремі викиди.
Контроль синхронізації передавача. Дайте достатньо часу, щоб попереднє відлуння зникло, перш ніж надсилати інший імпульс.
Синхронізація кількох датчиків. Спрацьовуйте датчики послідовно або використовуйте метод контрольованої синхронізації, щоб зменшити перехресні перешкоди.
Відкалібруйте всю збірку. Перевірте датчик, корпус, монтажну конструкцію та електроніку разом на відомих відстанях.
Випробуйте репрезентативні цілі. Перевірте продуктивність за фактичним розміром об’єкта, матеріалом, кутом, швидкістю та умовами навколишнього середовища.
Ультразвукові датчики відкритого типу зазвичай мають металевий корпус із відкритим акустичним отвором. Зазвичай їх вибирають для внутрішньої електроніки, плат розробки, роботів, систем виявлення об’єктів і недорогих систем вимірювання відстані.
Вони можуть забезпечити ефективну акустичну передачу, але, як правило, не призначені для прямого впливу дощу, бризок води, конденсату або сильного забруднення, якщо не вказано інше.
Водонепроникні або стійкі до погодних умов ультразвукові перетворювачі мають герметичну передню поверхню та захисний корпус. Вони підходять для автомобільних систем паркування, зовнішнього обладнання, вимірювання рівня рідини, продуктів безпеки та промислових застосувань, які піддаються впливу пилу або вологи.
Захисна конструкція змінює акустичну реакцію, тому водонепроникна модель має бути узгоджена з відповідною частотою приводу, напругою та приймальною схемою.
Інтегрований ультразвуковий модуль вимірювання дальності поєднує один або кілька перетворювачів з передавальною електронікою, підсиленням прийому, обробкою сигналу та цифровим або аналоговим вихідним інтерфейсом.
Модулі спрощують розробку системи, але забезпечують менше контролю над внутрішньою формою сигналу, посиленням і алгоритмом виявлення, ніж спеціальна схема на основі перетворювача.
Високочастотні ультразвукові перетворювачі мають меншу довжину хвилі і можуть підтримувати виявлення менших елементів або більш спеціалізовані вимірювання. Однак високочастотний звук, як правило, сильніше послаблюється в повітрі, що може зменшити практичний діапазон сприйняття.
Частоту слід вибирати відповідно до діапазону, розміру цілі, роздільної здатності, діаметра перетворювача, затухання в навколишньому середовищі та пропускної здатності системи, а не припускати, що вища частота завжди краща.
| Переваги | Обмеження |
|---|---|
| Безконтактне вимірювання відстані та присутності | Має мінімальну відстань відчуття або сліпу зону |
| Може виявляти багато прозорих, темних і відбиваючих об'єктів | М'які або пористі матеріали можуть поглинати звук |
| Працює без видимого підсвічування | Гладкі кутові цілі можуть відбивати ехо |
| Може вимірювати рівень рідини без контакту з рідиною | Піна, хвилі, турбулентність або пара можуть знизити надійність |
| Економічно вигідний для застосувань малої та середньої дальності | Для точного визначення діапазону може знадобитися температурна компенсація |
| Доступні відкриті, водонепроникні, високочастотні та інтегровані моделі | Кілька датчиків можуть заважати один одному |
| Підходить для компактних і інтегрованих електронних систем | Поруч розташовані структури можуть створювати вторинні відбиття |
Жодна технологія вимірювання не є ідеальною для кожного застосування. Відповідний вибір залежить від цілі, необхідної дальності, швидкості реакції, роздільної здатності, умов освітлення, впливу навколишнього середовища та вартості системи.
| Порівняльний | ультразвуковий датчик | Інфрачервоний або фотоелектричний датчик | LiDAR або лазерний датчик відстані |
|---|---|---|---|
| Принцип вимірювання | Звуковий час польоту | Відбите або переривчасте світло | Лазерний або оптичний час польоту |
| Цільова кольорова чутливість | Загалом низький | Може бути значним | Залежить від оптичної відбивної здатності |
| Прозоре виявлення цілей | Часто ефективний з відповідним кутом цілі | Може знадобитися спеціальний оптичний датчик | Може бути складно для чітких матеріалів |
| Розмір балки | Відносно широкий звуковий конус | Зазвичай вужчий | Дуже вузька пляма або скануючий промінь |
| Швидкість відгуку | Обмежений часом подорожі звуку | Загалом швидко | Загалом швидко |
| Головна екологічна проблема | Температура, потік повітря, поглинання та акустичні відбиття | Навколишнє світло, пил, кольорове та оптичне забруднення | Оптичне забруднення, відбивна здатність, туман і вартість |
| Типова міцність | Надійне безконтактне виявлення різноманітних матеріалів | Швидке виявлення об'єктів і точні світлові плями | Велика дальність, вузький промінь і висока просторова точність |
Мобільні роботи, автоматизовані транспортні засоби, сервісні роботи та освітні платформи використовують ультразвукові датчики для виявлення стін, обладнання, людей та інших перешкод без фізичного контакту.
Водонепроникні ультразвукові перетворювачі, встановлені в бамперах транспортних засобів, вимірюють відстань до найближчих перешкод і підтримують системи попередження про паркування, маневрування на низькій швидкості та попередження про близькість.
Ультразвуковий датчик рівня, спрямований вниз, вимірює відстань від датчика до поверхні рідини. Контролер може обчислити залишкову висоту рідини, якщо відомі розміри бака та положення датчика.
Піна, пара, перемішування, кутові поверхні рідини та внутрішні структури резервуарів повинні бути оцінені під час тестування застосування.
Ультразвукові датчики можуть виявляти продукти на конвеєрах, контролювати висоту штабеля, підтверджувати наявність компонентів, підраховувати контейнери та виявляти прозорі пляшки або плівки, які можуть бути складними для стандартних оптичних датчиків.
Ультразвукове виявлення може ідентифікувати рух або присутність поблизу дверей, входів, зон обмеженого доступу та систем сигналізації, не вимагаючи видимого освітлення.
Ультразвукові датчики ближнього радіусу дії можуть вимірювати відстань між дроном і землею під час зависання або приземлення на малій висоті. Необхідно враховувати повітряний потік ротора, кут поверхні, вплив трави та звуку.
Ультразвуковий датчик наближення можна інтегрувати в диспенсери, побутову техніку, панелі керування, сміттєві баки та інші продукти, які потребують безконтактної активації або моніторингу рівня.
Вибір відповідного ультразвукового датчика вимагає не лише вибору частоти. Надайте постачальнику повні умови застосування, щоб можна було разом оцінити акустичну, електричну та механічну конструкцію.
| Елемент вибору | Питання для підтвердження |
|---|---|
| Діапазон вимірювання | Які мінімальна та максимальна дистанції до цілі? |
| Цільова | Який матеріал, розмір, форма, кут і швидкість руху мішені? |
| Частота | Чи підходить 40 кГц для необхідного діапазону та цільового розміру? |
| Кут променя | Чи потрібна широка зона виявлення чи вузький спрямований промінь? |
| Навколишнє середовище | Чи зазнає сенсор дощ, конденсат, пил, хімічні речовини, вітер або екстремальні температури? |
| Точність і роздільна здатність | Яку похибку вимірювання та повторюваність може прийняти програма? |
| Час відгуку | Як швидко система повинна виявити або відстежити ціль? |
| Електричний інтерфейс | Чи потрібен чистий перетворювач, пара передавач-приймач, аналоговий вихід або цифровий модуль? |
| Схема приводу | Яка напруга, вибуховий сигнал, підсилювач і архітектура приймача будуть використані? |
| Механічна конструкція | Який діаметр, висота, термінал, кабель, роз’єм і спосіб кріплення потрібні? |
| Кількість і налаштування | Яка кількість прототипу, річний обсяг і вимоги до індивідуальних характеристик? |
Тримайте весь звуковий конус подалі від стінок корпусу та монтажних кронштейнів.
Не закривайте акустичний отвір звичайним пластиком, щільною тканиною або невідповідною сіткою.
Тримайте найближчу ціль за межами зазначеної мертвої зони.
Вирівняйте гладкі цілі якомога ближче до перпендикуляра до осі датчика.
Використовуйте віброізоляцію, коли датчик встановлено поблизу двигунів, насосів або механічних приводів.
Тримайте сильнострумові перемикачі та шумні ланцюги живлення подалі від входу приймача.
Використовуйте відповідне заземлення, екранування та фільтрацію для слабких ехосигналів.
Уникайте накопичення води, льоду, масла або сильного забруднення на лицьовій частині датчика.
Послідовно запускайте суміжні ультразвукові датчики, щоб зменшити акустичні перешкоди.
Відкалібруйте та перевірте датчик після його встановлення в корпус кінцевого продукту.
Manorshi надає виробникам, розробникам електроніки та постачальникам промислового обладнання відкриті, водонепроникні, високочастотні ультразвукові продукти для допомоги при паркуванні та вимірювання рівня.
Доступні параметри оцінки можуть включати центральну частоту, рівень звукового тиску, чутливість прийому, кут променя, ємність, час дзвінка, робочу температуру, розміри корпусу, клеми, провідні дроти та захист навколишнього середовища.
Переглянути Водонепроникний ультразвуковий передавач і приймач 40 кГц або перегляньте повну версію Лінійка ультразвукових датчиків Manorshi.
Для нового застосування вкажіть необхідний діапазон вимірювання, цільовий матеріал, робоче середовище, напругу живлення, кут променя, розміри, річну кількість і очікуваний вихід. Зв’яжіться з Manorshi , щоб обговорити вибір датчика, зразки або індивідуальні вимоги до ультразвукового перетворювача.
Ультразвуковий датчик дальності – це безконтактний пристрій, який випромінює ультразвуковий імпульс, виявляє відбиту луну та обчислює відстань до цілі за часом проходження звуку туди й назад.
Основна формула: відстань = час відлуння × швидкість звуку ÷ 2 . Розрахунок ділиться на два, оскільки виміряний час включає вихідну подорож до цілі та зворотну подорож до приймача.
Сорок кілогерц забезпечує практичний баланс між розміром перетворювача, акустичною потужністю, затуханням повітря, доступністю компонентів і виявленням на короткій і середній відстані. Він поширений, але підходить не для всіх застосувань.
Ультразвуковий перетворювач – це електромеханічний компонент, який перетворює електричну енергію в ультразвук або ультразвук в електричний сигнал. Ультразвуковий датчик може стосуватися окремого перетворювача або повного модуля, що містить перетворювач, драйвер, приймач та електроніку обробки сигналів.
Сліпа зона - це мінімальна зона перед датчиком, де неможливо надійне вимірювання відстані. Це в основному спричинено дзвоном датчика, часом відновлення ланцюга та потужним переданим сигналом, що маскує близьке відлуння.
Температура змінює швидкість звуку в повітрі. Якщо під час розрахунку використовується фіксована швидкість звуку, а фактична температура змінюється, відстань, що повідомляється, міститиме пропорційну похибку. Температурна компенсація покращує абсолютну точність.
так Ультразвуковий датчик не залежить від відбиття видимого світла, тому він може виявити багато прозорих матеріалів. Однак гладка прозора поверхня повинна бути розташована під відповідним кутом, щоб акустичне відлуння поверталося до приймача.
Виявлення може бути можливим, але м’які, пористі та волокнисті матеріали можуть поглинати ультразвукову енергію та створювати слабке відлуння. Ефективний діапазон слід перевіряти на фактичному матеріалі, товщині та стані поверхні.
так Датчик, встановлений над резервуаром, може вимірювати відстань до поверхні рідини, не торкаючись рідини. Спокійні поверхні зазвичай дають кращі результати, ніж спінені, турбулентні, кутові або сильно вкриті парою поверхні.
Цільовий колір зазвичай не має прямого впливу, оскільки ультразвукові датчики використовують звук, а не видиме світло. Кут поверхні, твердість, розмір, текстура та акустичне поглинання зазвичай важливіші.
Темрява не впливає на ультразвукове вимірювання. Помірний пил або туман можуть мати менший вплив, ніж на оптичні датчики, але сильний пил, краплі води, конденсат або матеріал, що покриває передню частину датчика, все одно можуть знизити продуктивність.
Ні. Ультразвуковий звук – це механічна хвиля, для поширення якого потрібне середовище, як-от повітря, газ, рідина чи тверде тіло. Звичайний ультразвуковий датчик дальності з повітряним з’єднанням не може працювати у вакуумі.
Поширені причини включають ціль у сліпій зоні, слабке акустичне відбиття, нахилену або рухому ціль, близькі структурні відлуння, електричний шум, коливання температури, потік повітря, забруднення перетворювача та перешкоди від інших ультразвукових датчиків.
Увімкніть датчики послідовно та дайте достатньо часу, щоб кожен переданий імпульс та його відлуння згасли перед активацією наступного датчика. Синхронізація, рознесення, акустична ізоляція та кодовані сигнали також можуть зменшити перехресні перешкоди.
Виберіть ширший промінь, якщо позиція цілі змінюється або потрібна більша зона виявлення. Вибирайте вужчий промінь, коли потрібно виключити об’єкти, що знаходяться поблизу, або потрібно більш спрямоване вимірювання. Оцініть повну характеристику звукового конуса, а не лише один номінальний кут.
Датчики відкритого типу підходять для застосування в захищених приміщеннях і можуть забезпечувати ефективні акустичні характеристики. Водонепроникні датчики краще використовувати в автомобілях, на вулиці, у середовищах з рівнем рідини або високою вологістю. Правильний вибір залежить від впливу навколишнього середовища, діапазону та механічних вимог.
Укажіть центральну частоту, діапазон вимірювання, деталі цілі, необхідний кут променя, SPL передачі, чутливість прийому, напругу приводу, тип схеми, робочу температуру, вимоги до водонепроникності, розміри, спосіб монтажу, клеми, довжину кабелю, роз’єм, вимоги до сертифікації та кількість річного замовлення.
