Giải thích chi tiết về phương pháp đo phạm vi cảm biến siêu âm

    Trong sản xuất và đời sống hàng ngày, Cảm biến phạm vi siêu âm chủ yếu được sử dụng trong radar lùi ô tô, robot đi bộ tránh chướng ngại vật tự động, công trường xây dựng và một số khu công nghiệp như mức chất lỏng, độ sâu giếng, chiều dài đường ống và các trường hợp khác yêu cầu phạm vi tự động không tiếp xúc.Hiện nay có hai giải pháp đo khoảng cách siêu âm được sử dụng phổ biến.Một là hệ thống đo cự ly siêu âm dựa trên máy vi tính một chip hoặc một thiết bị nhúng, còn hai là hệ thống đo cự ly siêu âm dựa trên CPLD (Thiết bị logic lập trình phức tạp).Để hiểu thiết kế ứng dụng liên quan của cảm biến phạm vi siêu âm, trước tiên chúng ta phải hiểu nguyên lý làm việc của cảm biến siêu âm.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm là cảm biến chuyển đổi tín hiệu siêu âm thành tín hiệu năng lượng khác (thường là tín hiệu điện).Sóng siêu âm là sóng xung kích cơ học được tạo ra trong môi trường đàn hồi có tần số lớn hơn 20 kHz.Chúng có tính định hướng mạnh, tiêu thụ năng lượng chậm và khoảng cách truyền tương đối dài.Vì vậy, chúng thường được sử dụng để đo khoảng cách không tiếp xúc.Do khả năng xuyên thấu rất lớn của sóng siêu âm lên chất lỏng và chất rắn, đặc biệt là ở những chất rắn mờ đục trước ánh sáng mặt trời.Sóng siêu âm gặp tạp chất hoặc giao diện sẽ tạo ra phản xạ đáng kể và hình thành phản xạ thành tiếng vang, chạm vào vật thể chuyển động có thể tạo ra hiệu ứng Doppler.Vì vậy, phạm vi siêu âm có khả năng thích ứng tốt hơn với môi trường.Ngoài ra, phép đo siêu âm có thể mang lại sự thỏa hiệp tốt về thời gian thực, độ chính xác và giá cả.

Hiện nay, có nhiều phương pháp đo phạm vi siêu âm: như phương pháp phát hiện thời gian khứ hồi, phương pháp phát hiện pha, phương pháp phát hiện biên độ sóng âm.Nguyên lý là cảm biến siêu âm phát ra sóng siêu âm có tần số nhất định, truyền qua môi trường không khí, sau đó phản xạ trở lại sau khi đến mục tiêu hoặc chướng ngại vật đo.Sau khi phản xạ, máy thu siêu âm sẽ nhận được xung.Khoảng cách có liên quan.Kiểm tra thời gian truyền để tìm khoảng cách.Ví dụ:

Giả sử s là khoảng cách giữa vật đo và máy đo khoảng cách, thời gian đo là t/s, vận tốc lan truyền siêu âm được biểu thị bằng v/m · s-1, khi đó tồn tại mối liên hệ (1)

s=vt／2 (1)

Trong trường hợp yêu cầu độ chính xác cao cần xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ truyền siêu âm và hiệu chỉnh tốc độ truyền siêu âm theo phương trình (2) để giảm sai số.

v = 331,4 + 0,607T (2)

Trong công thức, T là đơn vị nhiệt độ thực tế là oC, v là đơn vị vận tốc truyền sóng siêu âm trong môi trường là m/s.

Nguyên lý đo khoảng cách siêu âm là truyền sóng siêu âm theo một hướng nhất định thông qua máy phát siêu âm và bắt đầu tính thời gian cùng lúc với thời gian truyền. Khi sóng siêu âm lan truyền trong không khí, chúng sẽ quay trở lại ngay lập tức khi gặp chướng ngại vật..Cảm biến phạm vi siêu âm sử dụng nguyên lý phạm vi siêu âm và sử dụng công nghệ đo chênh lệch thời gian chính xác để phát hiện khoảng cách giữa cảm biến và mục tiêu.Nó sử dụng cảm biến siêu âm góc nhỏ và vùng mù nhỏ, có khả năng đo chính xác, không tiếp xúc, chống thấm nước và chống thấm.Ăn mòn, chi phí thấp và các lợi thế khác.Phương pháp phổ biến của cảm biến phạm vi siêu âm là một đầu bức xạ tương ứng với một đầu thu và nhiều đầu truyền tương ứng với một đầu thu.Dựa trên các đặc điểm đơn giản, dễ vận hành và không gây hư hại dựa trên phạm vi siêu âm, cần đo thời gian của chuyến đi khứ hồi siêu âm, Bạn có thể tìm thấy khoảng cách.Đây là cách hoạt động của cảm biến siêu âm.