طرق الكشف الشائعة والتحليل الأساسي لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

في الصناعة، التطبيقات النموذجية للموجات فوق الصوتية هي الاختبارات غير المدمرة للمعادن وقياس سمك الموجات فوق الصوتية. في الماضي، تم إعاقة العديد من التقنيات لأنها لم تكن قادرة على اكتشاف الجزء الداخلي من أنسجة الجسم. وقد أدى ظهور تكنولوجيا الاستشعار بالموجات فوق الصوتية إلى تغيير هذا الوضع. وبطبيعة الحال، يتم تثبيت المزيد من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بشكل ثابت على أجهزة مختلفة للكشف بهدوء عن الإشارات التي يحتاجها الناس. في التطبيق المستقبلي لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، سيتم دمج الموجات فوق الصوتية مع تكنولوجيا المعلومات وتكنولوجيا المواد الجديدة، وستظهر أجهزة استشعار لقياس المسافة بالموجات فوق الصوتية أكثر ذكاءً وحساسية للغاية.

1. وفقًا لخصائص حجم الجسم المكتشف ومادته وما إذا كان متحركًا

تختلف طرق الكشف التي تعتمدها أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. هناك أربع طرق كشف شائعة على النحو التالي:

1. من خلال النوع: يقع جهاز الإرسال والاستقبال على كلا الجانبين، وعندما يمر جسم الكشف بينهما، يتم الكشف حسب التوهين (أو الانسداد) للموجة فوق الصوتية.

2. نوع المسافة المحدودة: يقع جهاز الإرسال والاستقبال على نفس الجانب، وعندما يمر الكائن المكتشف ضمن مسافة محدودة، يتم إجراء الكشف بناءً على الموجات فوق الصوتية المنعكسة.

3. نوع النطاق المحدود: يقع جهاز الإرسال والاستقبال لأجهزة استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية في وسط النطاق المحدود، ويقع العاكس على حافة النطاق المحدود، ويتم استخدام قيمة التوهين للموجة المنعكسة دون حظرها بواسطة الكائن المكتشف كقيمة مرجعية. عندما يمر الكائن المكتشف عبر النطاق المحدود، يتم إجراء الكشف وفقًا لتوهين الموجة المنعكسة (قارن قيمة التوهين بالقيمة المرجعية).

4. النوع العاكس الرجعي: يقع جهاز الإرسال والاستقبال على نفس الجانب، ويتم استخدام كائن الكشف (الكائن المسطح) كسطح انعكاس، ويتم إجراء الكشف وفقًا لتوهين الموجة المنعكسة.

ثانيا، الاختبار جيد أو سيئ

لا ينعكس أي شيء عند اختبار مستشعر الموجات فوق الصوتية مباشرة بمقياس متعدد. إذا كنت ترغب في اختبار جودة جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، فيمكنك إنشاء دائرة مذبذب صوتي. عندما تكون درجة حرارة C1 390OμF، يمكن إنشاء إشارة صوتية تبلغ حوالي 1.9 كيلو هرتز بين أطراف العاكس. توصيل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية المراد اكتشافه (الإرسال والاستقبال) بين القدم والقدم؛ إذا كان المستشعر قادرًا على إصدار أصوات صوتية، فيمكن تحديد أنه أفضل من مستشعر الموجات فوق الصوتية.

ملاحظة: عندما يكون C1=3900μF، يكون حوالي 1.9 كيلو هرتز؛ عندما يكون C1=0.O1μF، يكون حوالي 0.76 كيلو هرتز.

ثالثا، اختبار مستوى السائل

المبدأ الأساسي لقياس مستوى السائل بالموجات فوق الصوتية هو أن إشارة النبض بالموجات فوق الصوتية التي يرسلها مسبار الموجات فوق الصوتية تنتشر في الغاز، وتنعكس بعد مواجهة واجهة الهواء والسائل. بعد تلقي إشارة الصدى، حساب وقت انتشار الموجات فوق الصوتية. تحويل المسافة أو ارتفاع مستوى السائل. تتمتع طريقة القياس بالموجات فوق الصوتية بالعديد من المزايا التي لا يمكن للطرق الأخرى مقارنتها:

(1) لا توجد أجزاء نقل ميكانيكية، ولا يوجد اتصال مع السائل المقاس. إنه قياس غير ملامس، ولا يخاف من التداخل الكهرومغناطيسي والسوائل القوية المسببة للتآكل مثل الأحماض والقلويات، لذلك يتمتع بأداء مستقر وموثوقية عالية وعمر طويل؛

(2) وقت الاستجابة القصير يمكنه بسهولة تحقيق القياس في الوقت الحقيقي دون تأخير.

يبلغ تردد عمل مستشعر الموجات فوق الصوتية المستخدم في النظام حوالي 40 كيلو هرتز. يتم إرسال نبضات فوق صوتية بواسطة مستشعر المرسل، ويتم نقلها إلى السطح السائل ثم إعادتها إلى مستشعر الاستقبال. يتم قياس الوقت اللازم لنبض الموجات فوق الصوتية من الإرسال إلى الاستقبال. وفقا لسرعة الصوت في الوسط، يمكن الحصول على المسافة من مستشعر الموجات فوق الصوتية إلى سطح السائل لتحديد مستوى السائل. مع الأخذ بعين الاعتبار تأثير درجة الحرارة المحيطة على سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية، يتم تصحيح سرعة الانتشار بطريقة تعويض درجة الحرارة لتحسين دقة القياس. صيغة الحساب هي:

V=331.5+0.607T (1)

حيث: V هي سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء؛ T هي درجة الحرارة المحيطة.

S=V ×t/2=V×(t1－t0)/2 (2)

في الصيغة: S هي مسافة القياس؛ t هو الفارق الزمني بين إرسال نبضة الموجات فوق الصوتية واستقبال صدىها؛ t1 هو وقت استقبال صدى الموجات فوق الصوتية؛ t0 هو وقت نقل النبض بالموجات فوق الصوتية. يمكن لوظيفة الالتقاط في MCU قياس t0 وt1 بسهولة. وفقا للصيغة المذكورة أعلاه، يمكن الحصول على المسافة المقاسة S عن طريق برمجة البرمجيات. نظرًا لأن وحدة MCU لهذا النظام تختار معالج إشارة مختلط بخصائص SOC وتدمج مستشعر درجة الحرارة بداخله، يمكن استخدام البرنامج لتحقيق تعويض درجة الحرارة بسهولة لمستشعر مستوى الموجات فوق الصوتية.