Механізм ультрагукавога далямера

Як сродак для перадачы інфармацыі, ультрагук становіцца ўсё больш важным у розных галінах, такіх як дэфектаскапія, дыяпазон і вымярэнне хуткасці, з-за яго прамых і адбіваючых уласцівасцей і яго характарыстык, на якія не лёгка ўплываюць знешнія фактары, такія як святло і электрамагнітныя хвалі. Ультрагукавая хваля - гэта гукавая хваля з частатой вышэй за 20 кГц. Ён мае добрую накіраванасць, моцную пранікальную здольнасць, лёгка атрымаць канцэнтраваную гукавую энергію, якая мае вялікую адлегласць у вадзе. ультрагукавыя пераўтваральнікі могуць выкарыстоўвацца для вымярэння адлегласці, вымярэння хуткасці, ачысткі, зваркі, драбнення, стэрылізацыі. дэзінфекцыя і г. д. Ёсць шмат ужыванняў у медыцыне, ваеннай справе, прамысловасці і сельскай гаспадарцы. Ультрагук названы па сваёй ніжняй мяжы частоты, якая прыкладна роўная верхняй мяжы слыху чалавека.

У ланцугу ультрагукавога выяўлення выхадны імпульс уяўляе сабой серыю квадратных хваль на перадаючым канцы. Шырыня гэтай серыі квадратных хваль - гэта інтэрвал часу паміж перадачай ультрагукавых хваль і атрыманнем ультрагукавых хваль. Відавочна, што чым большая адлегласць паміж аб'ектамі вымярэння, тым больш шырыня імпульсу і выхадны імпульс. Лік прапарцыйны адлегласці вымярэння. Ультрагукавой датчык дыяпазону звычайна мае наступныя метады:

(1) прымаючы сярэдняе напружанне выхаднога імпульсу, напружанне (амплітуда напружання ў асноўным фіксаваная) прапарцыйна адлегласці, і вымяральнае напружанне можа быць вымерана;

(2) Вымярэнне шырыні выхаднога імпульсу, гэта значыць інтэрвалу часу t паміж перадаючай ультрагукавой хваляй і прымаючай ультрагукавой хваляй. Такім чынам, адлегласць вымярэння S = 1/2 vt.

Ультрагукавыя перадатчыкі перадаюць ультрагукавыя хвалі ў пэўным кірунку, і час пачатку перадачы ў той жа час. Калі ультрагукавыя хвалі распаўсюджваюцца ў паветры, яны неадкладна вяртаюцца да перашкод, і ультрагукавыя прыёмнікі спыняюць адлік часу адразу пасля атрымання адлюстраваных хваль. Хуткасць распаўсюджвання ультрагукавой хвалі ў паветры роўная V, і ў адпаведнасці з розніцай у часе, вымеранай таймерам для вымярэння перададзеных і атрыманых рэха-сігналаў, можна вылічыць адлегласць S кропкі выпраменьвання ад перашкоды, гэта значыць: S = V·Δt / 2. Гэта метад вызначэння дыяпазону розніцы ў часе. Паколькі ультрагукавыя датчыкі адлегласці таксама з'яўляюцца разнавіднасцю гукавых хваль, іх хуткасць гуку звязана з тэмпературай, і хуткасць гуку пры некалькіх розных тэмпературах пералічана. Пры выкарыстанні, калі тэмпература не моцна змяняецца, хуткасць гуку можна лічыць практычна пастаяннай. Хуткасць распаўсюджвання ультрагукавой хвалі пры нармальнай тэмпературы складае 334 м/с, але на яе хуткасць V лёгка ўплываюць такія фактары, як тэмпература, вільготнасць і ціск у паветры, на якія моцна ўплывае тэмпература. З кожным павышэннем тэмпературы на 1°C хуткасць гуку павялічваецца на 0,6 м/с. Калі дакладнасць вымярэння далёкасці вельмі высокая, яе трэба скарэктаваць метадам тэмпературнай кампенсацыі. Калі тэмпература навакольнага асяроддзя T вядома, формула для разліку хуткасці распаўсюджвання ультрагуку V: V = 331,45 + 0,607T

Пасля вызначэння хуткасці гуку адлегласць можна атрымаць шляхам вымярэння часу ультрагукавога абыходу. Гэта механізм ультрагукавога далямера.

1. Выкарыстоўвайце TRIG порта ўводу-вываду, каб запусціць дыяпазон, даючы сігнал высокага ўзроўню мінімум 10 мкс (шырыня аднаго імпульсу роўная 10 мкс / адна высокая магутнасць, працягласць роўнага імпульсу роўная 10 мкс.

2. Модуль аўтаматычна адпраўляе квадратныя хвалі 840 кГц, каб аўтаматычна вызначыць, ці ёсць зваротны сігнал.

3. Адбываецца зваротны сігнал, і праз порт IO ECHO выходзіць высокі ўзровень. Працягласць высокага ўзроўню - гэта час ад перадачы да вяртання ультрагукавой хвалі. Тэставая адлегласць = (максімальны час * хуткасць гуку / 2), VCC GND - крыніца харчавання, TRIG - кантрольны канец (уваход), а ECHO - зваротны канец (выхад). TRIG выдае імпульс высокага ўзроўню, і SR40 пачынае пасылаць ультрагукавыя хвалі. Пры атрыманні адбітай хвалі ECHO выдае сапраўдны сігнал. Адлегласць можна пераўтварыць шляхам вымярэння розніцы ў часе ад пачатку трыгера TRIG да атрымання ECHO.

Ультрагукавы модуль дальнасці HCSR04, VCC забяспечвае сілкаванне 5 В, зазямленне зазямленне, уваход сігналу кіравання трыгерам, выхад рэха-сігналу ECHO і іншыя чатыры інтэрфейсныя тэрміналы. Прадугледжваецца імпульсны трыгерны сігнал 10 мкс або больш, і модуль будзе ўнутрана выпраменьваць узровень цыклу 40 кГц і выяўляць рэха. Пасля выяўлення рэха-сігналу выяўляецца выхадны рэха-сігнал. Шырыня імпульсу рэха-сігналу прапарцыянальная вымеранай адлегласці, у выніку чаго адлегласць можа быць вылічана шляхам перадачы сігналу да прыёмнага рэха-сігналу.