شرح مفصل لطريقة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية

في الإنتاج والحياة اليومية، تُستخدم محولات الطاقة لقياس المسافة بالموجات فوق الصوتية بشكل أساسي في رادار عكس السيارة، والمشي لتجنب العوائق التلقائي للروبوت، ومواقع البناء وبعض المواقع الصناعية مثل مستوى السائل، وقياس العمق، وطول خط الأنابيب، وما إلى ذلك. يوجد حاليًا حلان لقياس مدى الموجات فوق الصوتية شائع الاستخدام. أحدهما عبارة عن محول طاقة بالموجات فوق الصوتية يعتمد على كمبيوتر صغير ذو شريحة واحدة أو جهاز مدمج، والآخر عبارة عن محول طاقة بالموجات فوق الصوتية يعتمد على CPLD (جهاز منطقي قابل للبرمجة معقد). لفهم تصميم التطبيق ذي الصلة لأجهزة استشعار المدى بالموجات فوق الصوتية، يجب علينا أولاً أن نفهم مبدأ عمل محول طاقة المدى بالموجات فوق الصوتية.

مبدأ عمل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي أجهزة استشعار تقوم بتحويل إشارات الموجات فوق الصوتية إلى إشارات طاقة أخرى (عادةً إشارات كهربائية). تشير الموجات فوق الصوتية إلى موجات الصدمة الميكانيكية المتولدة في الوسائط المرنة بتردد أكبر من 20 كيلو هرتز. يتميز بخصائص الاتجاهية القوية، واستهلاك الطاقة البطيء، ومسافة الانتشار الطويلة نسبيًا. ولذلك، فإنه غالبا ما يستخدم لقياس مسافة عدم الاتصال. بسبب الاختراق الكبير للموجات فوق الصوتية على السوائل والمواد الصلبة، وخاصة في المواد الصلبة غير الشفافة لأشعة الشمس. تواجه الموجات فوق الصوتية شوائب أو ستنتج الواجهات انعكاسات كبيرة وتشكل انعكاسات في أصداء، ويمكن أن يؤدي لمس الأجسام المتحركة إلى إنتاج تأثير دوبلر. ولذلك، فإن المدى بالموجات فوق الصوتية لديه قدرة أفضل على التكيف مع البيئة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للقياس بالموجات فوق الصوتية أيضًا تحقيق حل وسط جيد في الوقت الفعلي والدقة والسعر.

في الوقت الحاضر، هناك العديد من طرق دائرة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية: مثل طريقة الكشف عن وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا، وطريقة اكتشاف الطور، وطريقة اكتشاف سعة الموجة الصوتية. المبدأ هو أن جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية يصدر موجات فوق صوتية بتردد معين، وينتشر عبر وسط الهواء، ثم ينعكس مرة أخرى بعد الوصول إلى هدف القياس أو العائق. بعد الانعكاس، يستقبل جهاز الاستقبال بالموجات فوق الصوتية النبض. الوقت الذي يمر فيه هو وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا. المسافة مرتبطة. اختبار وقت الإرسال للعثور على المسافة.

بافتراض أن s هي المسافة بين كائن القياس وجهاز تحديد المدى، فإن وقت القياس هو t/s، وسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية هي v/m·s-1. في حالة متطلبات الدقة العالية، يتم تصحيح تأثير سرعة الانتشار بالموجات فوق الصوتية وفقًا للصيغة (2) لتقليل الخطأ. T هي وحدة درجة الحرارة الفعلية هي ℃، v هي وحدة سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الوسط m/s.

مبدأ عمل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية