Ултразвукови сензори

Ултразвук, човек не възприема звук с честота над 16 kHz, въпреки това скоростта на разпространението му във въздуха е известна и е 344 m / s. С данни за скоростта на звука и времето на разпространението му е възможно да се изчисли точното разстояние, което ултразвуковата вълна е изминала. Този принцип е в основата на работата на ултразвукови сензори.

Ултразвукови сензори са широко използвани в различни производствени области и по някакъв начин са универсално средство за решаване на много проблеми при автоматизацията на технологичните процеси. Такива сензори се използват за определяне на разстоянието и местоположението на различни обекти.

Определяне на нивото на течност (например разход на гориво в транспорта), откриване на етикети, включително прозрачни, наблюдение на движението на обект, измерване на разстоянието — това са само някои от възможните приложения на ултразвукови сензори.

По правило в производството има много източници на замърсяване, което може да се превърне в проблем за много механизми, но ултразвуковият сензор, поради особеностите на неговата работа, абсолютно не се страхува от замърсяване, тъй като корпусът на сензора, ако е необходимо, може да бъде надеждно защитен от възможни механични влияния.

Ултразвуковият сензор съдържа в своя дизайн пиезоелектричен преобразувател, който е едновременно излъчвател и приемник. Пиезоелектрическият преобразувател излъчва поредица от звукови импулси, след това приема ехо и преобразува сигнала в напрежение, което се подава към контролера. Прочетете повече за използването в технологиите тук. пиезоелектричен ефект.

Ултразвуковата честота варира от 65 kHz до 400 kHz, в зависимост от типа на преобразувателя, а честотата на повторение на импулса е между 14 Hz и 140 Hz. Контролерът обработва данните и изчислява разстоянието до обекта.

Активният обхват на ултразвуковия сензор е работният обхват на откриване. Обхват на откриване Това е разстоянието, в рамките на което ултразвуковият преобразувател може да открие обект, независимо дали обектът се доближава до сензорния елемент в аксиална посока или се движи през звуковия конус.

Има три основни режим на работа на ултразвукови сензори: противоположен режим, режим на дифузия и режим на рефлекс.

За противоположния режим характеризиращ се с две отделни устройства, предавател и приемник, които са монтирани едно срещу друго. Ако ултразвуковият лъч е прекъснат от обект, изходът се активира. Този режим е подходящ за тежки среди, където устойчивостта на смущения е важна. Ултразвуковият лъч изминава разстоянието на сигнала само веднъж. Това решение е скъпо, тъй като изисква инсталирането на две устройства — предавател и приемник.

Режим на дифузия осигурени от предавател и приемник в един и същ корпус. Цената на такъв монтаж е много по -ниска, но времето за реакция е по -дълго, отколкото в противоположния режим.

Обхватът на откриване тук зависи от ъгъла на падане върху обекта и от свойствата на повърхността на обекта, тъй като лъчът трябва да се отразява от повърхността на самия открит обект.

За рефлексен режим предавателят и приемникът също са в един и същи корпус, но ултразвуковият лъч сега се отразява от отражателя.Обектите в обхвата на откриване се откриват както чрез измерване на промените в разстоянието, изминато от ултразвуковия лъч, така и чрез оценка на поглъщането или загубата на отражение в отразения сигнал. Звукопоглъщащите обекти, както и обекти с ъглови повърхности, лесно се откриват с този режим на работа на сензора. Важно условие е позицията на референтния рефлектор да не се променя.

Друг вариант за използване на инфразвук в индустрията е ултразвуково заваряване.