Ультразвуковые датчики

Ультразвуковой датчик — это электронное устройство, которое измеряет расстояние до целевого объекта путём излучения ультразвуковых волн и преобразует отражённый звук в электрический сигнал. Ультразвуковые волны распространяются быстрее, чем скорость слышимого звука. Ультразвуковые датчики состоят из двух основных компонентов: передатчика (который излучает звук с помощью пьезоэлектрических кристаллов) и приёмника (который встречает звук после того, как он прошёл к цели и от неё).

Для того, чтобы рассчитать расстояние между датчиком и объектом, датчик измеряет время, которое проходит между излучением звука передатчиком до его контакта с приёмником. Формула для этого расчета D = ½ T x C (где D-расстояние, T-время, C-скорость звука ~ 343 метра в секунду). Например, если бы ученый установил ультразвуковой датчик, направленный на коробку, и потребовалось бы 0,025 секунды, чтобы звук отскочил назад, то расстояние между ультразвуковым датчиком и коробкой было бы равно:

D = 0,5 х 0,025 х 343

или около 4,2875 метра.

Ультразвуковые датчики используются в основном в качестве бесконтактных датчиков. Они могут быть найдены в автомобильной технологии самостоятельной парковки и системах безопасности от столкновений. Ультразвуковые датчики также используются в роботизированных системах обнаружения препятствий, а также в технологии производства. По сравнению с инфракрасными ИК) датчиками в приложениях бесконтактного зондирования ультразвуковые датчики не так чувствительны к интерференции дыма, газа и других частиц, находящихся в воздухе (хотя на физические компоненты все еще влияют такие переменные, как тепло).

Ультразвуковые датчики также используются в качестве датчиков уровня для обнаружения, контроля и регулирования уровня жидкости в закрытых емкостях (таких как чаны на химических заводах). В частности, ультразвуковые технологии позволили медицинской промышленности получать изображения внутренних органов, выявлять опухоли и обеспечивать здоровье младенцев в утробе матери.

Выбор ультразвукового датчика для измерения близости или расстояния

Ультразвуковые датчики обычно используются для широкого спектра бесконтактных измерений присутствия, близости или расстояния. Эти устройства обычно передают короткую вспышку ультразвукового звука в направлении цели, которая отражает звук обратно на датчик. Затем система измеряет время возвращения эха к датчику и вычисляет расстояние до цели, используя скорость звука в среде.

Широкий спектр датчиков, представленных в настоящее время на рынке, отличается друг от друга конфигурациями монтажа, герметизацией окружающей среды и электронными характеристиками. Акустически они работают на разных частотах и имеют разную структуру излучения. Обычно нетрудно выбрать датчик, который наилучшим образом отвечает экологическим и механическим требованиям для конкретного применения, или оценить электронные характеристики, доступные с различными моделями. Тем не менее, многие пользователи могут не знать об акустических тонкостях, которые могут оказать существенное влияние на работу ультразвуковых датчиков и выполняемые с их помощью измерения.

Основные Ультразвуковые Свойства

Ультразвуковой звук-это вибрация на частоте выше диапазона человеческого слуха, обычно >20 кГц. Микрофоны и громкоговорители, используемые для приема и передачи ультразвукового звука, называются преобразователями. Большинство ультразвуковых датчиков используют один преобразователь как для передачи звукового импульса, так и для приема отраженного эха, обычно работающего на частотах от 40 кГц до 250 кГц. В этих системах используется множество различных типов преобразователей. В следующих разделах представлен обзор влияния на звуковой импульс некоторых фундаментальных ультразвуковых свойств среды, в которой распространяется звук.

ultrazvykovoj_datchik_rasstoyanie

Скорость звука в воздухе как функция температуры

В эхо-дальномерной системе измеряется время, прошедшее между излучением ультразвукового импульса и его возвращением в приемник. Затем дальность полета до цели вычисляется с использованием скорости звука в среде передачи, которой обычно является воздух. Точность измерения расстояния до цели прямо пропорциональна точности скорости звука, используемой при расчете. Фактическая скорость звука зависит как от состава, так и от температуры среды, через которую проходит звук

Характеристики

В следующем списке показаны типичные характеристики, включенные системой обнаружения.

Прозрачный обнаруживаемый объект

Поскольку ультразвуковые волны могут отражаться от поверхности стекла или жидкости и возвращаться к сенсорной головке, можно обнаружить даже прозрачные мишени.

Устойчив к туману и грязи

На обнаружение не влияет накопление пыли или грязи.

Обнаруживаются объекты сложной формы

Обнаружение присутствия стабильно даже для таких целей, как сетчатые лотки или пружины.

Где обычно используются ультразвуковые датчики?

Первое из двух наиболее распространенных применений ультразвуковых датчиков-это измерение уровня жидкости, поскольку они могут обнаруживать жидкости любого цвета или непрозрачности, но также бесконтактны. Второе-это общее обнаружение объектов из-за их низкой стоимости и простоты. Конкретные приложения обнаружения объектов включают в себя обнаружение столкновений транспортных средств, обнаружение людей, обнаружение присутствия, сортировку коробок, обнаружение поддонов с помощью вилочных погрузчиков, подсчет бутылок на машинах для розлива напитков и многое другое.

Примером более творческого использования ультразвуковых датчиков может служить использование односторонней функциональности ультразвуковых передатчиков и приемников отдельно. В то время как ультразвуковые импульсы находятся за пределами слышимости человека, они находятся в пределах слышимости различных животных. Можно предположить, что ультразвуковой передатчик может использовать свои излучатели для отпугивания животных, таких как птицы, в то время как ультразвуковой приемник может использоваться для обнаружения шума.

Краткие сведения

Ультразвуковые датчики — это хорошо известная технология, которая продолжает оставаться чрезвычайно актуальной во многих промышленных и потребительских приложениях. Их простота, низкая стоимость и прочная конструкция делают их отличным выбором для многих новых продуктов, требующих обнаружения присутствия или измерения расстояния. Однако возможность изменять как аппаратные, так и программные конфигурации делает их универсальными для еще более сложных ситуаций.

ultrazvykovoj_datchik-foto

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

X
Заказ товара

Менеджер свяжется с Вами в ближайшие несколько минут и подробно проконсультирует!

X
Заказ товара

Менеджер свяжется с Вами в ближайшие несколько минут и подробно проконсультирует!

X
Заказ товара

Менеджер свяжется с Вами в ближайшие несколько минут и подробно проконсультирует!