روش‌های تشخیص رایج و آنالیز اصولی سنسورهای اولتراسونیک

در صنعت، کاربردهای معمول اولتراسونیک آزمایش غیر مخرب فلزات و اندازه گیری ضخامت اولتراسونیک است. در گذشته، بسیاری از فناوری‌ها به دلیل ناتوانی در تشخیص درونی بافت‌های جسم مانع می‌شدند. ظهور فناوری سنجش فراصوت این وضعیت را تغییر داده است. البته سنسورهای اولتراسونیک بیشتری به طور ثابت روی دستگاه‌های مختلف نصب می‌شوند تا سیگنال‌های مورد نیاز مردم را بی‌صدا تشخیص دهند. در کاربرد آینده سنسورهای اولتراسونیک، اولتراسوند با فناوری اطلاعات و فناوری مواد جدید ترکیب می‌شود و سنسورهای اندازه‌گیری فاصله اولتراسونیک هوشمندتر و بسیار حساس‌تر ظاهر خواهند شد.

1. با توجه به ویژگی های حجم، مواد و متحرک بودن جسم کشف شده

روش های تشخیص اتخاذ شده توسط سنسورهای اولتراسونیک متفاوت است. چهار روش تشخیص متداول به شرح زیر وجود دارد:

1. از طریق نوع: فرستنده و گیرنده در دو طرف قرار دارند، هنگامی که جسم آشکارساز از بین آنها عبور می کند، تشخیص با توجه به تضعیف (یا انسداد) موج اولتراسونیک انجام می شود.

2. نوع فاصله محدود: فرستنده و گیرنده در یک سمت قرار دارند و هنگامی که جسم شناسایی شده از فاصله محدود عبور می کند، تشخیص بر اساس امواج فراصوت منعکس شده انجام می شود.

3. نوع برد محدود: فرستنده و گیرنده سنسورهای فاصله مافوق صوت در مرکز برد محدود قرار دارند، بازتابنده در لبه محدوده محدود قرار دارد و مقدار تضعیف موج منعکس شده بدون مسدود شدن توسط جسم شناسایی شده به عنوان مقدار مرجع استفاده می شود. هنگامی که جسم شناسایی شده از محدوده محدود عبور می کند، تشخیص با توجه به تضعیف موج منعکس شده انجام می شود (مقدار میرایی را با مقدار مرجع مقایسه کنید).

4. نوع انعکاسی رترو: فرستنده و گیرنده در یک طرف قرار دارند و جسم تشخیص (شیء مسطح) به عنوان سطح بازتاب استفاده می شود و تشخیص با توجه به تضعیف موج منعکس شده انجام می شود.

دوم اینکه آزمون خوب یا بد است

هنگامی که سنسور اولتراسونیک مستقیماً با یک مولتی متر آزمایش می شود چیزی منعکس نمی شود. اگر می خواهید کیفیت سنسور اولتراسونیک را آزمایش کنید، می توانید یک مدار نوسانگر صوتی بسازید. هنگامی که C1 390 OμF است، سیگنال صوتی حدود 1.9 کیلوهرتز می تواند بین پین های اینورتر تولید شود. اتصال سنسور اولتراسونیک برای تشخیص (انتقال و دریافت) بین پا و پا. اگر حسگر بتواند صداهای صوتی را منتشر کند، اساساً می توان تشخیص داد که از سنسور اولتراسونیک بهتر است.

توجه: وقتی C1 = 3900μF، حدود 1.9 کیلوهرتز است. وقتی C1=0.O1μF است، حدود 0.76 کیلوهرتز است.

سه، تست سطح مایع

اصل اساسی اندازه گیری سطح مایع با امواج فراصوت این است که سیگنال پالس اولتراسونیک ارسال شده توسط کاوشگر اولتراسونیک در گاز منتشر می شود و پس از برخورد با رابط هوا و مایع منعکس می شود. پس از دریافت سیگنال اکو، محاسبه زمان انتشار موج اولتراسونیک. فاصله یا ارتفاع سطح مایع را تبدیل کنید. روش اندازه گیری اولتراسونیک دارای مزایای بسیاری است که روش های دیگر نمی توانند با هم مقایسه شوند:

(1) هیچ قسمت انتقال مکانیکی وجود ندارد و هیچ تماسی با مایع اندازه گیری شده وجود ندارد. این یک اندازه گیری بدون تماس است، از تداخل الکترومغناطیسی و مایعات خورنده قوی مانند اسید و قلیایی نمی ترسد، بنابراین عملکرد پایدار، قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی دارد.

(2) زمان پاسخ کوتاه آن می تواند به راحتی اندازه گیری زمان واقعی را بدون تأخیر درک کند.

فرکانس کاری سنسور اولتراسونیک مورد استفاده در سیستم حدود 40 کیلوهرتز است. پالس های اولتراسونیک توسط سنسور فرستنده فرستاده می شوند، به سطح مایع منتقل می شوند و سپس به سنسور گیرنده باز می گردند. زمان لازم برای پالس اولتراسونیک از انتقال تا دریافت اندازه گیری می شود. با توجه به سرعت صوت در محیط، می توان فاصله سنسور اولتراسونیک تا سطح مایع را برای تعیین سطح مایع به دست آورد. با در نظر گرفتن تأثیر دمای محیط بر سرعت انتشار امواج اولتراسونیک، سرعت انتشار با روش جبران دما اصلاح می شود تا دقت اندازه گیری بهبود یابد. فرمول محاسبه به صورت زیر است:

V=331.5+0.607T (1)

جایی که: V سرعت انتشار امواج اولتراسونیک در هوا است. T دمای محیط است.

S=V ×t/2=V×(t1-t0)/2 (2)

در فرمول: S فاصله اندازه گیری است. t تفاوت زمانی بین ارسال پالس اولتراسونیک و دریافت اکو آن است. t1 زمان دریافت اکو اولتراسونیک است. t0 زمان انتقال پالس اولتراسونیک است. تابع ضبط MCU می تواند به راحتی t0 و t1 را اندازه گیری کند. با توجه به فرمول فوق می توان فاصله اندازه گیری شده S را با برنامه نویسی نرم افزار بدست آورد. از آنجایی که MCU این سیستم یک پردازنده سیگنال مختلط با ویژگی های SOC را انتخاب می کند و یک سنسور دما را در داخل آن ادغام می کند، می توان از این نرم افزار برای درک آسان جبران دما برای سنسور سطح اولتراسونیک استفاده کرد.