Ko'rishlar: 352 Muallif: Sayt muharriri Nashr qilish vaqti: 22-05-2020 Kelib chiqishi: Sayt
Kundalik ishlab chiqarish va hayotda, Ultrasonik diapazonni o'lchash datchiklari avtomobilni teskari radar, robot to'siqlaridan qochish, qurilishni o'lchash, suyuqlik darajasini aniqlash, quduq chuqurligini o'lchash, quvur liniyasi uzunligini o'lchash va boshqa kontaktsiz masofani o'lchash ilovalari uchun keng qo'llaniladi.
Ultrasonik sensorni o'lchashning asosiy usuli bu parvoz vaqtini o'lchashdir. Sensor ultratovushli impuls chiqaradi, nishondan aks ettirilgan aks-sadoni oladi, aylanish vaqtini o'lchaydi va tovush tezligidan masofani hisoblaydi.
Umumiy ultratovush diapazoni tizimlari odatda bitta chipli mikrokompyuterga, o'rnatilgan kontrollerga yoki CPLDga asoslangan. Qaysi nazorat platformasidan foydalanilishidan qat'i nazar, asosiy dizayn birinchi navbatda ultratovushli aks-sado oralig'ini, tovush tezligini, haroratni qoplashni, ko'r zonani va maqsadli aks ettirish sharoitlarini tushunishi kerak.
Ultrasonik sensor elektr signallarini ultratovush to'lqinlariga aylantiradi va qabul qilingan ultratovush aks-sadolarini elektr signallariga aylantiradi. Ultrasonik to'lqinlar 20 kHz dan yuqori chastotali mexanik to'lqinlardir. Ular kuchli yo'nalishga, sekin energiya yo'qotilishiga va havo, suyuqlik yoki qattiq muhitda nisbatan uzoq tarqalish masofasiga ega.
Ultrasonik to'lqin to'siqqa, interfeysga, suyuqlik yuzasiga yoki qattiq nishonga yetganda, to'lqinning bir qismi aks-sado sifatida aks etadi. Qabul qiluvchi element bu aks-sadoni aniqlaydi va boshqaruv sxemasi o'lchangan sayohat vaqtidan masofani hisoblab chiqadi.
Ultrasonik masofani o'lchash kontaktsiz, arzon narxlardagi va ko'plab materiallarga moslashtirilganligi sababli, u real vaqtda javob, aniqlik, ishonchlilik va narx o'rtasidagi foydali muvozanatni ta'minlaydi.
Eng keng tarqalgan ultratovush diapazoni usuli - bu parvoz vaqti yoki ToF o'lchovi deb ham ataladigan aylanish vaqtini aniqlash usuli. Sensor bir yo'nalishda ultratovushli impuls yuboradi va vaqtni belgilashni boshlaydi. Echo qaytib kelganda, tizim vaqtni to'xtatadi va bir tomonlama masofani hisoblaydi.
Agar s sensor va o'lchangan nishon orasidagi masofa bo'lsa, t - o'lchangan aylanish vaqti va v - tovushning tarqalish tezligi, masofa formulasi:
s = v × t / 2
2 ga bo'linish zarur, chunki ultratovush zarbasi sensordan nishonga o'tadi va keyin nishondan sensorga qaytadi. O'lchangan vaqt bir tomonlama sayohat vaqti emas, balki umumiy aylanish vaqtidir.
Yuqori aniqlikdagi ultratovush masofasini o'lchash uchun harorat kompensatsiyasi muhim ahamiyatga ega, chunki havodagi tovush tezligi harorat bilan o'zgaradi. Issiq havo tovush tezligini oshiradi, sovuq havo esa uni pasaytiradi.
Tez-tez ishlatiladigan harorat kompensatsiyasi formulasi:
v = 331,4 + 0,607T
Bu formulada T atrof-muhit harorati °C, v tovush tezligi m/s. Harorat kompensatsiyasini qo'shish, ayniqsa tashqi, sanoat yoki o'zgaruvchan haroratli muhitda o'lchash xatosini kamaytirishi mumkin.
| usuli | U qanday ishlaydi | Eng yaxshi foydalaning |
|---|---|---|
| Parvoz vaqti usuli | Ultrasonik uzatish va echo qabul qilish o'rtasidagi vaqtni o'lchaydi. | Masofani o'lchash, to'siqlarni aniqlash, suyuqlik darajasini o'lchash. |
| Fazalarni aniqlash usuli | Chiqarilgan va qabul qilingan to'lqinlar orasidagi fazalar farqidan masofani hisoblaydi. | Qisqa masofali va yuqori aniqlikdagi o'lchash tizimlari. |
| Echo amplitudasi usuli | Ko'rsatilgan ultratovush signalining kuchini tahlil qiladi. | Maqsadni aniqlash, materialni aks ettirish tahlili, signal sifatini baholash. |
| omil | O'lchovni | optimallashtirish bo'yicha maslahatga ta'sir qiluvchi |
|---|---|---|
| Harorat | Ovoz tezligini o'zgartiradi va masofa xatosini keltirib chiqaradi. | Tekshirish algoritmida harorat kompensatsiyasidan foydalaning. |
| Ko'r zona | Transduser jiringlashi tufayli juda yaqin nishonlar to'g'ri aniqlanmasligi mumkin. | Qisqa masofani o'lchash uchun kichik ko'r-ko'rona ultratovush sensorini tanlang. |
| Maqsadli burchak | Burchakli yuzalar aks sadoni qabul qilgichdan uzoqda aks ettirishi mumkin. | Sensorni iloji boricha maqsadli yuzaga perpendikulyar tuting. |
| Maqsadli material | Yumshoq, gözenekli yoki tovushni yutuvchi materiallar aks sado kuchini pasaytiradi. | Mahsulotni tekshirish vaqtida haqiqiy maqsadli materialni sinab ko'ring. |
| Atrof-muhit shovqini | Boshqa ultratovush manbalari yoki tebranish noto'g'ri ko'rsatkichlarga olib kelishi mumkin. | Filtrlash, ekranlash va mos namuna olish mantig'idan foydalaning. |
| Suv, chang va korroziya | Qattiq muhitlar sensorning ishlash muddatini va signal sifatini kamaytirishi mumkin. | Zarur bo'lganda suv o'tkazmaydigan va korroziyaga chidamli ultratovush sensorlaridan foydalaning. |
Umumiy ultratovush diapazoni tuzilishi bitta uzatuvchi va bitta qabul qiluvchi boshdan foydalanadi. Transmitter ultratovush to'lqinlarini chiqaradi va qabul qiluvchi aks ettirilgan aks-sadoni aniqlaydi. Ushbu tuzilma oddiy va ko'plab umumiy masofani o'lchash ilovalari uchun javob beradi.
Ba'zi tizimlarda bitta qabul qiluvchi boshli bir nechta uzatish boshlari yoki massivda joylashgan bir nechta sensor modullari ishlatiladi. Ushbu dizayn aniqlash qamrovini yaxshilashi, ko'r nuqtalarni kamaytirishi va robot navigatsiyasi yoki ko'p nuqtali suyuqlik darajasini aniqlash kabi murakkabroq o'lchov stsenariylarini qo'llab-quvvatlashi mumkin.
Avtomobilni orqaga qaytarish radarlari va to'xtashga yordam berish tizimlari.
Robot to'siqlaridan qochish va avtomatik navigatsiya.
Tanklar, konteynerlar va sanoat uskunalarida suyuqlik darajasini o'lchash.
Quduq chuqurligi, quvur liniyasi uzunligi va qurilish maydonchasini o'lchash.
Avtomatlashtirish uskunalari va ishlab chiqarish liniyalarida ob'ektni aniqlash.
Tashqi yoki nam muhitda suv o'tkazmaydigan masofani aniqlash.
Ultrasonik diapazonni o'lchash datchiklari mashhurdir, chunki ular kontaktsiz o'lchashni qo'llab-quvvatlaydi, oddiy ish printsipiga ega va rangi yoki shaffofligidan qat'i nazar, ko'plab qattiq va suyuq nishonlarni aniqlay oladi. Ular, shuningdek, ba'zi optik yoki lazer o'lchash echimlari bilan solishtirganda tejamkor.
Kichik burchakli va kichik ko'r zonali ultratovush sensori bilan tizim ixcham joylarda aniqroq o'lchashga erishishi mumkin. Suv o'tkazmaydigan va korroziyaga chidamli dizaynlar ultratovush sensorlarini suyuqlik darajasida, tashqi va sanoat ilovalarida ham foydali qiladi.
Ultrasonik masofani o'lchash printsipi ultratovush to'lqinlarini nishonga yuborish, aks ettirilgan aks-sadoni qabul qilish, aylanish vaqtini o'lchash va tovush tezligidan foydalangan holda masofani hisoblashdir. Asosiy formula s = v × t / 2.
Aniqroq ultratovush diapazoni uchun dizaynerlar harorat kompensatsiyasini, ko'r zonani, maqsadli burchakni, materialni aks ettirishni, atrof-muhit shovqinini va sensorni o'rnatishni hisobga olishlari kerak. Sensorni to'g'ri tanlash va signalni qayta ishlash haqiqiy ilovalarda o'lchov barqarorligini oshirishi mumkin.
Ultratovush sensori diapazoni usuli ultratovush impulsini yuborish, aks ettirilgan aks-sadoni qabul qilish va ovozning harakatlanish vaqtidan masofani hisoblash orqali masofani o'lchaydi. Bu ultratovushli parvoz vaqti yoki echo diapazoni deb ham ataladi.
Asosiy ultratovush masofa formulasi s = v × t / 2 dir . Ushbu formulada s masofa, v - tovush tezligi va t - ultratovush pulsining o'lchangan aylanish vaqti.
Sensor ultratovush to'lqinining ob'ektga borishi va qaytishi uchun umumiy vaqtni o'lchaydi. Bu aylanma sayohat bo'lgani uchun, sensor va nishon o'rtasidagi bir tomonlama masofani olish uchun natijani 2 ga bo'lish kerak.
Harorat havodagi tovush tezligini o'zgartiradi. Agar harorat o'zgarsa, lekin tizim hali ham sobit ovoz tezligidan foydalansa, hisoblangan masofa xato bo'ladi. Harorat kompensatsiyasi ultratovush diapazonining aniqligini yaxshilashga yordam beradi.
Ko'r zona - sensor ishonchli o'lchay olmaydigan minimal masofa. Odatda transduserning uzatishdan keyin jiringlashi sabab bo'ladi. Qisqa masofani aniqlash uchun kichik ko'r maydoni bo'lgan ultratovushli sensorni tanlang.
Yumshoq, gözenekli, tovushni yutuvchi, juda nozik yoki keskin burchakli yuzalar aks-sado kuchini kamaytirishi mumkin. Ko'pik, mato va burchakli narsalar zaif yoki barqaror bo'lmagan ultratovush masofasini ko'rsatishi mumkin.
Ultrasonik diapazonni o'lchash datchiklari odatda to'xtash sensori, robot to'siqlaridan qochish, suyuqlik darajasini o'lchash, sanoat avtomatizatsiyasi, qurilishni o'lchash, quvur liniyasini aniqlash va kontaktsiz masofani o'lchash tizimlarida qo'llaniladi.
