Ko'rishlar: 110 Muallif: Greys Nashr qilish vaqti: 2021-06-25 Kelib chiqishi: Sayt
Ultrasonik sensorlar ob'ektlarni aniqlash, masofani o'lchash yoki harakatni kuzatish uchun yuqori chastotali tovush to'lqinlaridan foydalanadigan qurilmalardir. Ular elektr signallarini ultratovush to'lqinlariga aylantiradilar va keyin aks ettirilgan aks-sadolarni o'lchash va nazorat qilish uchun elektr signallariga aylantiradilar.
Ultrasonik to'lqin - bu chastotasi 20 kHz dan yuqori bo'lgan mexanik tovush to'lqini. Ultrasonik to'lqinlar qisqa to'lqin uzunligi, yaxshi yo'nalish va havoda nisbatan barqaror tarqalish xususiyatiga ega bo'lgani uchun ular masofani o'lchash, ob'ektlarni aniqlash, suyuqlik darajasini aniqlash, to'xtash sensori, robototexnika va sanoat avtomatizatsiyasida keng qo'llaniladi.
Oddiy ultratovushli masofa sensori tovush to'lqinlarini chiqarish uchun uzatuvchi va aks ettirilgan to'lqinni olish uchun qabul qiluvchidan foydalanadi. Uzatish va echo qabul qilish o'rtasidagi vaqtni o'lchash orqali sensor sensordan maqsadli ob'ektgacha bo'lgan masofani hisoblashi mumkin.
Ultrasonik sensor - bu ob'ektning mavjudligini, masofasini, holatini yoki harakatini aniqlash uchun ultratovushdan foydalanadigan kontaktsiz sensor. U sxema dizayni va qo'llanilishiga qarab ultratovushli masofa sensori, ob'ektni aniqlash sensori, suyuqlik darajasi sensori yoki yaqinlik sensori sifatida ishlashi mumkin.
Ko'pgina 40 kHz ultratovush sensorlarida ultratovush to'lqinlarini yaratish va qabul qilish uchun keramik transduser ishlatiladi. Transmitter ultratovush impulsini yuboradi va qabul qiluvchi nishon tomonidan aks ettirilgan aks-sadoni aniqlaydi. Sensor sxemasi keyin aks-sado signalini qayta ishlaydi va masofa yoki aniqlash ma'lumotlarini chiqaradi.
Bir juft ultratovush sensori alohida uzatuvchi va qabul qilgichdan tayyorlanishi mumkin yoki ikkala funksiya ham bitta qabul qiluvchi qurilmaga o'rnatilishi mumkin. Quyidagi rasmda Manorshi 40kHz ultratovushli uzatuvchi va qabul qiluvchi komponentlar ko'rsatilgan. Ko'proq ultrasonik sensorli mahsulotlar mavjud Manorshi ultratovush sensori.
Ultrasonik sensorning ishlash printsipi tovush to'lqinlarini uzatish, aks ettirish va aks-sadoni aniqlashga asoslangan. Sensor nishonga qarab ultratovushli impuls chiqaradi. Ovoz to'lqini ob'ekt yuzasiga etib kelganida, to'lqinning bir qismi qabul qiluvchiga qaytariladi.
Sensor echo sayohat vaqtini o'lchaydi, shuningdek, parvoz vaqti deb ham ataladi. Havodagi tovush tezligi ma'lum bo'lganligi sababli, masofani ultratovush to'lqinining aylanish vaqtidan hisoblash mumkin.
Masofa = Ovoz tezligi × Echo vaqti / 2
Natija 2 ga bo'linadi, chunki tovush to'lqini sensordan ob'ektga o'tadi va keyin ob'ektdan sensorga qaytadi. O'lchangan aks-sado vaqti bir tomonlama vaqt emas, balki aylanma vaqtdir.
| Qadam | nima bo'ladi |
|---|---|
| 1. Elektr signalini kiritish | O'chirish ultratovush transmitteriga elektr signalini qo'llaydi. |
| 2. Ultrasonik to'lqin emissiyasi | Piezoelektrik transduser tebranadi va ultratovush to'lqinlarini chiqaradi. |
| 3. Echo aks ettirish | To'lqin ob'ekt, suyuqlik yuzasi yoki interfeys bilan uchrashganda aks etadi. |
| 4. Echo qabul qilish | Qabul qilgich aks ettirilgan ultratovush to'lqinini aniqlaydi. |
| 5. Signalni hisoblash | Boshqarish sxemasi parvoz vaqtidan masofani hisoblab chiqadi. |
An ultrasonik transmitter odatda metall tebranish plitasiga yoki rezonatorga biriktirilgan piezoelektrik keramik kristaldan foydalanadi. Pyezokeramik elementga o'zgaruvchan elektr kuchlanish qo'llanilsa, u tez kengayadi va qisqaradi.
Ushbu mexanik tebranish ultratovush to'lqinlarini hosil qiladi. Rezonator va korpus akustik energiyani oldinga yo'naltirishga yordam beradi, shuning uchun chiqarilgan tovush to'lqini barcha yo'nalishlarda bir xil tarqalishdan ko'ra, yo'nalishli nur sifatida tarqaladi.
Ultrasonik qabul qiluvchi teskari tarzda ishlaydi. Aks ettirilgan ultratovush to'lqini qabul qilgichga etib kelganida, tebranish plitasi harakatlanadi. Ushbu tebranish piezoelektrik keramik diskga o'tkaziladi.
Pyezoelektrik ta'sir tufayli keramika elementi mexanik kuchlanishda elektr signalini hosil qiladi. Sensor sxemasi aks-sado qaytgan-qaytmaganligini va aks-sado qancha vaqt yetganini aniqlash uchun ushbu zaif signalni kuchaytiradi va qayta ishlaydi.
Muxtasar qilib aytganda, ultrasonik sensorlar ultratovush to'lqinlarini ham uzatishi, ham qabul qilishi mumkin. Uzatishda ular elektr energiyasini ultratovush tebranishiga aylantiradilar. Ekolarni qabul qilishda ular ultratovush tebranishini elektr signallariga aylantiradilar. Shuning uchun ular ultratovush transduserlari deb ham ataladi.
Piezoelektrik element odatda dumaloq bo'lganligi sababli, chiqarilgan ultratovush to'lqini yo'nalishli nur naqshiga ega. Nurning kesishishi ko'pincha ellipsga o'xshaydi, shuning uchun aniqlash diapazoni burchak, chastota, transduser o'lchami, akustik quvvat va maqsadni aks ettirish bilan chegaralanadi.
Ba'zi ultratovush sensori dizaynlari uchun gorizontal aniqlash burchagi vertikal aniqlash burchagidan kengroq bo'lishi mumkin. Misol uchun, sensorning tuzilishi va qo'llanilishiga qarab, gorizontal nurlanish burchagi taxminan 120 daraja va vertikal nur burchagi taxminan 60 daraja bo'lishi mumkin.
| omilining ta'siri | Sensor ishiga ishlash |
|---|---|
| Chastotasi | Pastki chastotalar uzoqroqqa sayohat qiladi, yuqori chastotalar esa qisqaroq diapazonlarda yaxshi aniqlikni ta'minlaydi. |
| Nur burchagi | Tor nur yo'nalishni aniqlashni yaxshilaydi; keng nur ko'proq maydonni qamrab oladi. |
| Maqsadli sirt | Yassi, qattiq yuzalar ultratovushni yumshoq, burchakli yoki gözenekli yuzalarga qaraganda yaxshiroq aks ettiradi. |
| Harorat | Harorat tovush tezligini o'zgartiradi va masofa aniqligiga ta'sir qilishi mumkin. |
| Atrof-muhit | Chang, namlik, shamol, ko'pik, tebranish va boshqa ultratovush manbalari signal sifatiga ta'sir qilishi mumkin. |
Oddiy tuzilish va qulay ishlab chiqarish.
Nishon ob'ektga tegmasdan kontaktsiz masofani o'lchash.
Maqsad rangi, shaffofligi yoki atrof-muhit yorug'ligi optik sensorlarga qaraganda kamroq ta'sir qiladi.
Shaffof narsalarni, porloq yuzalarni, suyuqlik darajasini va ko'plab qattiq materiallarni aniqlash uchun javob beradi.
Oddiy atrof-muhit elektromagnit maydonlari bilan osonlikcha aralashmaydi.
Ochiq turdagi, suv o'tkazmaydigan turdagi, yuqori chastotali turdagi, uzatuvchi, qabul qiluvchi yoki o'rnatilgan qabul qiluvchi sifatida ishlab chiqilishi mumkin.
| Turi | tavsifi | Odatda foydalanish |
|---|---|---|
| Ultrasonik transmitter | Elektr signallarini ultratovush to'lqinlariga aylantiradi. | Masofaviy modullar, repeller qurilmalari, sensorli tizimlar. |
| Ultrasonik qabul qiluvchi | Ultrasonik aks-sadolarni elektr signallariga aylantiradi. | Echo aniqlash va signalni qabul qilish sxemalari. |
| Ultrasonik qabul qiluvchi | Bir birlikda uzatish va qabul qilish funktsiyalarini birlashtiradi. | Yilni masofa sensorlari va ob'ektni aniqlash modullari. |
| Suv o'tkazmaydigan ultratovush sensori | Nam, tashqi yoki suyuqlik bilan bog'liq muhitlar uchun muhrlangan korpusdan foydalanadi. | To'xtash sensori, tashqi masofa, tank darajasini aniqlash. |
| Yuqori chastotali ultratovush sensori | Qisqa diapazonlarda yaxshi aniqlik uchun yuqori chastotadan foydalanadi. | Aniq aniqlash, tibbiy, sanoat tekshiruvi. |
Ultrasonik sensorlar kontaktsiz o'lchash kerak bo'lgan joylarda qo'llaniladi. Ular, ayniqsa, optik sensorlarga rang, yorug'lik, shaffoflik, chang yoki porlash ta'sir qilishi mumkin bo'lgan hollarda foydalidir.
Avtomobilni to'xtash sensori va teskari radar.
Robot to'siqlaridan qochish va navigatsiya.
Tanklar va idishlardagi suyuqlik darajasini o'lchash.
Sanoat avtomatizatsiyasi va ob'ektni aniqlash.
Aqlli axlat qutilari, avtomatik eshiklar va odam borligini aniqlash.
Ixtisoslashgan tizimlarda oqimni o'lchash, qochqinlarni aniqlash va buzilmaydigan sinov.
Ultrasonik sensorlar ko'plab ilovalarda ishonchli bo'lsa-da, ular har bir maqsad yoki muhit uchun mos emas. Yumshoq, gözenekli, burchakli, juda kichik yoki tovushni yutuvchi narsalar zaif aks sadolarni qaytarishi mumkin. Ko'pik, turbulentlik, kuchli havo harakati va harorat o'zgarishi ham o'lchov aniqligiga ta'sir qilishi mumkin.
To'g'ri ultratovush masofasini o'lchash uchun muhandislar to'g'ri chastotani, nur burchagini, sensor turini, o'rnatish pozitsiyasini va kompensatsiya usulini tanlashlari kerak. Qattiq muhitda odatda suv o'tkazmaydigan yoki muhrlangan ultratovush sensorlari afzallik beriladi.
Ultrasonik sensorlar yuqori chastotali tovush to'lqinlarini uzatish va aks ettirilgan aks-sadolarni qabul qilish orqali ishlaydi. Masofa echo vaqti va tovush tezligidan parvoz vaqti printsipi asosida hisoblanadi.
Ultrasonik sensorlar kontaktsiz, rang va yorug'likka befarq va ko'plab qattiq va suyuq maqsadlar uchun mos bo'lganligi sababli ular masofani o'lchash, ob'ektlarni aniqlash, suyuqlik darajasini aniqlash, avtomobil tizimlari va sanoat avtomatlashtirishda keng qo'llaniladi.
Ultrasonik sensorlar masofani tovush pulsini chiqarish, aks ettirilgan aks-sadoni qabul qilish va aks-sado vaqtidan masofani hisoblash orqali o'lchaydi. Asosiy formula masofa = tovush tezligi × vaqt / 2.
Ultrasonik transmitter elektr energiyasini ultratovushli tovush to'lqinlariga aylantiradi. Ultrasonik qabul qilgich aks ettirilgan ultratovush to'lqinlarini elektr signallariga aylantiradi. Ba'zi ultratovush transduserlari ikkala funktsiyani bitta komponentda bajarishi mumkin.
40 kHz ultratovushli sensorlar keng tarqalgan, chunki ular diapazon, sezgirlik, komponent o'lchami, quvvat sarfi va narx o'rtasida amaliy muvozanatni ta'minlaydi. Ular modullar oralig'ida, ob'ektni aniqlashda va to'xtash sensori tizimlarida keng qo'llaniladi.
Ha. Ultrasonik sensorlar yorug'lik o'rniga tovush to'lqinlaridan foydalanganligi sababli, ular optik sensorlar uchun qiyin bo'lgan ko'plab shaffof narsalarni aniqlay oladi. Haqiqiy natija ob'ektning shakli, burchagi, o'lchami va akustik aks ettirishga bog'liq.
Aniqlikka harorat, namlik, shamol, maqsad burchagi, maqsadli material, sirt pürüzlülüğü, sensorning hizalanishi, nur burchagi, atrof-muhit shovqini va yaqin atrofdagi ob'ektlarning aks-sadosi shovqini ta'sir qilishi mumkin.
Ultrasonik sensorlar odatda ko'rinadigan yorug'lik yoki ob'ekt rangiga ta'sir qilmaydi, chunki ular tovush to'lqinlaridan foydalanadilar. Bu ularni qorong'u muhitlar, shaffof nishonlar, porloq yuzalar va optik sensorlar ishonchsiz bo'lishi mumkin bo'lgan ilovalar uchun foydali qiladi.
Ultrasonik masofa sensorlari avtomobilni orqaga qaytarish radarida, robot to'siqlaridan qochish, suyuqlik darajasini o'lchash, sanoat avtomatizatsiyasi, aqlli axlat qutilari, avtomatik eshiklar, to'xtash tizimlari va kontaktsiz aniqlash uskunalarida qo'llaniladi.
