Агульныя метады выяўлення і прынцып аналізу ультрагукавых датчыкаў

У прамысловасці тыповым ужываннем ультрагуку з'яўляюцца неразбуральны кантроль металаў і ультрагукавое вымярэнне таўшчыні. У мінулым многія тэхналогіі былі перашкоды, таму што яны не былі ў стане выявіць унутраную частку тканін аб'екта. З'яўленне тэхналогіі ультрагукавога зандзіравання змяніла гэтую сітуацыю. Вядома, больш ультрагукавых датчыкаў стацыянарна ўсталяваны на розных прыладах, каб спакойна выяўляць патрэбныя людзям сігналы. У будучым прымяненні ультрагукавых датчыкаў ультрагук будзе спалучацца з інфармацыйнымі тэхналогіямі і тэхналогіямі новых матэрыялаў, і з'явяцца больш разумныя і высокаадчувальныя ультрагукавыя датчыкі для вымярэння адлегласці.

1. Па характарыстыках выяўленага прадмета аб'ём, матэрыял, рухомасць

Ультрагукавыя датчыкі выкарыстоўваюць розныя метады выяўлення. Ёсць чатыры распаўсюджаных метаду выяўлення:

1. Скразны тып: перадатчык і прыёмнік размешчаны па абодва бакі, калі аб'ект выяўлення праходзіць паміж імі, выяўленне выконваецца ў адпаведнасці з паслабленнем (або аклюзіяй) ультрагукавой хвалі.

2. Тып абмежаванай адлегласці: перадатчык і прыёмнік размешчаны на адным баку, і калі выяўлены аб'ект праходзіць у межах абмежаванай адлегласці, выяўленне выконваецца на аснове адлюстраваных ультрагукавых хваль.

3. Тып абмежаванага дыяпазону: перадатчык і прыёмнік ультрагукавых датчыкаў адлегласці размешчаны ў цэнтры абмежаванага дыяпазону, адбівальнік размешчаны на краі абмежаванага дыяпазону, і значэнне згасання адлюстраванай хвалі без блакіроўкі выяўленым аб'ектам выкарыстоўваецца ў якасці эталоннага значэння. Пры праходжанні выяўленага аб'екта абмежаванага дыяпазону выяўленне праводзіцца па згасанню адлюстраванай хвалі (параўнайце значэнне згасання з эталонным).

4. Святлоадбівальны тып: перадатчык і прыёмнік размешчаны на адным баку, а аб'ект выяўлення (плоскі аб'ект) выкарыстоўваецца ў якасці паверхні адлюстравання, і выяўленне выконваецца ў адпаведнасці з аслабленнем адлюстраванай хвалі.

Па-другое, тэст добры ці дрэнны

Пры непасрэднай праверцы ультрагукавога датчыка з дапамогай мультиметра нічога не адлюстроўваецца. Калі вы хочаце праверыць якасць ультрагукавога датчыка, вы можаце пабудаваць схему аўдыягенератара. Калі C1 складае 390OμF, гукавы сігнал каля 1,9 кГц можа стварацца паміж кантактамі інвертара. Падключэнне ультрагукавога датчыка, які трэба выявіць (перадача і прыём) паміж нагой і нагой; калі датчык можа выдаваць аўдыягукі, у асноўным можна вызначыць, што ён лепш, чым ультрагукавы датчык.

Заўвага: калі C1=3900μF, гэта каля 1,9 кГц; калі C1=0.O1μF, гэта каля 0.76kHz.

Тры, тэст ўзроўню вадкасці

Асноўны прынцып ультрагукавога вымярэння ўзроўню вадкасці заключаецца ў тым, што сігнал ультрагукавога імпульсу, які пасылаецца ультрагукавым зондам, распаўсюджваецца ў газе і адлюстроўваецца пасля сустрэчы паміж паветрам і вадкасцю. Пасля атрымання рэха-сігналу разлічваецца час распаўсюджвання ультрагукавой хвалі. Пераўтварыце адлегласць або вышыню ўзроўню вадкасці. Ультрагукавой метад вымярэння мае мноства пераваг, з якімі іншыя метады не могуць параўнацца:

(1) Няма дэталяў механічнай трансмісіі і няма кантакту з вымяранай вадкасцю. Гэта бескантактнае вымярэнне, яно не баіцца электрамагнітных перашкод і моцных агрэсіўных вадкасцей, такіх як кіслата і шчолач, таму мае стабільную працу, высокую надзейнасць і працяглы тэрмін службы;

(2) Яго кароткі час водгуку можа лёгка рэалізаваць вымярэнне ў рэальным часе без затрымкі.

Працоўная частата ультрагукавога датчыка, які выкарыстоўваецца ў сістэме, складае каля 40 кГц. Ультрагукавыя імпульсы пасылаюцца датчыкам-перадатчыкам, перадаюцца на паверхню вадкасці, а потым вяртаюцца да датчыка-прыёмніка. Вымяраецца час, неабходны для ультрагукавога імпульсу ад перадачы да прыёму. У залежнасці ад хуткасці гуку ў асяроддзі можна вызначыць адлегласць ад ультрагукавога датчыка да паверхні вадкасці, каб вызначыць узровень вадкасці. Улічваючы ўплыў тэмпературы навакольнага асяроддзя на хуткасць распаўсюджвання ультрагукавых хваль, для павышэння дакладнасці вымярэння хуткасць распаўсюджвання карэктуецца метадам тэмпературнай кампенсацыі. Формула разліку:

V=331,5+0,607T (1)

Дзе: V - хуткасць распаўсюджвання ультрагукавых хваль у паветры; Т - тэмпература навакольнага асяроддзя.

S=V ×t/2=V×(t1－t0)/2 (2)

У формуле: S — адлегласць вымярэння; t - розніца ў часе паміж перадачай ультрагукавога імпульсу і прыёмам яго рэха; t1 - час прыёму ультрагукавога рэха; t0 - час перадачы ультрагукавога імпульсу. Функцыя захопу MCU можа лёгка вымяраць t0 і t1. Згодна з прыведзенай вышэй формулай, вымераная адлегласць S можа быць атрымана з дапамогай праграмнага забеспячэння. Паколькі MCU гэтай сістэмы выбірае працэсар змешаных сігналаў з характарыстыкамі SOC і інтэгруе ўнутр датчык тэмпературы, праграмнае забеспячэнне можна выкарыстоўваць для лёгкай рэалізацыі тэмпературнай кампенсацыі для ультрагукавога датчыка ўзроўню.