Ultraskaņas sensori

Ultraskaņa, cilvēks neuztver skaņu ar frekvenci virs 16 kHz, tomēr tās izplatīšanās ātrums gaisā ir zināms un ir 344 m/s. Izmantojot datus par skaņas ātrumu un tās izplatīšanās laiku, ir iespējams aprēķināt precīzu attālumu, kādu ultraskaņas vilnis ir nogājis. Šis princips ir ultraskaņas sensoru darbības pamatā.

Ultraskaņas sensori tiek plaši izmantoti dažādās ražošanas jomās un savā ziņā ir universāls instruments daudzu problēmu risināšanai tehnoloģisko procesu automatizācijā. Šādi sensori tiek izmantoti dažādu objektu attāluma un atrašanās vietas noteikšanai.

Šķidruma līmeņa noteikšana (piemēram, degvielas patēriņš transportā), uzlīmju, arī caurspīdīgo, noteikšana, objekta kustības uzraudzība, attāluma mērīšana – tie ir tikai daži no iespējamajiem ultraskaņas sensoru pielietojumiem.

Parasti ražošanā ir daudz piesārņojuma avotu, kas var kļūt par problēmu daudziem mehānismiem, taču ultraskaņas sensors tā darbības īpatnību dēļ absolūti nebaidās no piesārņojuma, jo sensora korpuss, ja nepieciešams, var droši aizsargāt no iespējamām mehāniskām ietekmēm.

Ultraskaņas sensors savā konstrukcijā satur pjezoelektrisko devēju, kas ir gan emitētājs, gan uztvērējs. Pjezoelektriskais devējs izstaro skaņas impulsu sēriju, pēc tam saņem atbalsi un pārvērš signālu spriegumā, kas tiek padots kontrollerim. Vairāk par izmantošanu tehnoloģijā lasiet šeit. pjezoelektriskais efekts.

Ultraskaņas frekvence svārstās no 65 kHz līdz 400 kHz atkarībā no devēja veida, un impulsa atkārtošanās ātrums ir no 14 Hz līdz 140 Hz. Kontrolieris apstrādā datus un aprēķina attālumu līdz objektam.

Ultraskaņas sensora aktīvais diapazons ir darba noteikšanas diapazons. Detection Range Šis ir attālums, kurā ultraskaņas devējs var noteikt objektu neatkarīgi no tā, vai objekts tuvojas sensora elementam aksiālā virzienā vai pārvietojas pa skaņas konusu.

Ir trīs galvenie ultraskaņas sensoru darbības režīmi: pretējais režīms, difūzijas režīms un reflekss.

Pretējam režīmam, ko raksturo divas atsevišķas ierīces, raidītājs un uztvērējs, kas ir uzstādīti viens pret otru. Ja ultraskaņas staru pārtrauc kāds objekts, izeja tiek aktivizēta. Šis režīms ir piemērots skarbām vidēm, kur ir svarīga imunitāte pret traucējumiem. Ultraskaņas stars veic signāla attālumu tikai vienu reizi.Šis risinājums ir dārgs, jo tam nepieciešams uzstādīt divas ierīces — raidītāju un uztvērēju.

Izkliedes režīms, ko nodrošina raidītājs un uztvērējs vienā korpusā. Šādas instalācijas izmaksas ir daudz zemākas, bet reakcijas laiks ir garāks nekā pretējā režīmā.

Noteikšanas diapazons šeit ir atkarīgs no krišanas leņķa uz objektu un no objekta virsmas īpašībām, jo ​​staram ir jāatstaro no paša atklātā objekta virsmas.

Refleksa režīmam arī raidītājs un uztvērējs atrodas vienā korpusā, bet ultraskaņas staru tagad atstaro reflektors.Detektēšanas diapazonā esošie objekti tiek atklāti gan mērot ultraskaņas stara nobrauktā attāluma izmaiņas, gan novērtējot absorbciju. vai atstarošanas zudums atstarotajā signālā. Ar šo sensora režīmu var viegli noteikt skaņu absorbējošus objektus, kā arī objektus ar leņķiskām virsmām. Svarīgs nosacījums ir tas, ka atskaites atstarotāja novietojums nemainās.

Vēl viena iespēja izmantot infraskaņu rūpniecībā ir ultraskaņas metināšana.