Ultraääniantureiden yleiset havaitsemismenetelmät ja periaateanalyysi

Teollisuudessa ultraäänen tyypillisiä sovelluksia ovat metallien rikkomaton testaus ja ultraäänipaksuuden mittaus. Aiemmin monet tekniikat estyivät, koska ne eivät kyenneet havaitsemaan kohteen kudosten sisäpuolta. Ultraäänianturitekniikan ilmaantuminen on muuttanut tilanteen. Tietenkin eri laitteisiin asennetaan kiinteästi lisää ultraääniantureita, jotka havaitsevat hiljaa ihmisten tarvitsemat signaalit. Ultraääniantureiden tulevassa sovelluksessa ultraääni yhdistetään tietotekniikkaan ja uuteen materiaaliteknologiaan, ja älykkäämpiä ja erittäin herkkiä ultraäänietäisyysmittausantureita ilmestyy.

1. Havaitun kohteen tilavuuden, materiaalin ja sen liikkuvuuden ominaisuuksien mukaan

Ultraääniantureiden tunnistusmenetelmät ovat erilaisia. Yleisiä havaitsemismenetelmiä on neljä:

1. Läpi tyyppi: lähetin ja vastaanotin sijaitsevat molemmilla puolilla, kun havaitseva kohde kulkee niiden välissä, ilmaisu suoritetaan ultraääniaallon vaimennuksen (tai tukkeutumisen) mukaan.

2. Rajoitettu etäisyystyyppi: Lähetin ja vastaanotin sijaitsevat samalla puolella ja kun havaittu kohde ohittaa rajoitetun etäisyyden, tunnistus suoritetaan heijastuneiden ultraääniaaltojen perusteella.

3. Rajoitettu kantaman tyyppi: ultraäänietäisyysanturien lähetin ja vastaanotin sijaitsevat rajatun alueen keskellä, heijastin sijaitsee rajatun alueen reunalla ja viitearvona käytetään heijastuneen aallon vaimennusarvoa ilman, että havaittu kohde estää sen. Kun havaittu kohde kulkee rajoitetun alueen läpi, tunnistus suoritetaan heijastuneen aallon vaimennuksen mukaan (vertaa vaimennusarvoa vertailuarvoon).

4. Heijastava tyyppi: lähetin ja vastaanotin sijaitsevat samalla puolella ja heijastuspinnana käytetään tunnistuskohdetta (litteä kohde), ja tunnistus suoritetaan heijastuneen aallon vaimennuksen mukaan.

Toiseksi testi on hyvä tai huono

Mitään ei heijastu, kun ultraäänianturi testataan suoraan yleismittarilla. Jos haluat testata ultraäänianturin laatua, voit rakentaa äänioskillaattoripiirin. Kun C1 on 390OμF, noin 1,9 kHz:n äänisignaali voidaan muodostaa invertterin nastojen väliin. Havaittavan (lähettävän ja vastaanottavan) ultraäänianturi kytketään jalan ja jalan väliin; jos anturi voi lähettää ääniä, voidaan periaatteessa määrittää, että se on parempi kuin ultraäänianturi.

Huomautus: Kun C1 = 3900 μF, se on noin 1,9 kHZ; kun C1 = 0,01μF, se on noin 0,76 kHZ.

Kolmas, nestetason testi

Nesteen pinnan ultraäänimittauksen perusperiaate on ultraäänianturin lähettämä ultraäänipulssisignaali, joka etenee kaasussa ja heijastuu sen jälkeen, kun se kohtaa ilman ja nesteen rajapinnan. Kaikusignaalin vastaanoton jälkeen lasketaan ultraääniaallon etenemisaika. Muunna etäisyys tai nestepinnan korkeus. Ultraäänimittausmenetelmällä on monia etuja, joita muut menetelmät eivät voi verrata:

(1) Mekaanisia voimansiirtoosia ei ole, eikä se ole kosketuksissa mitattuun nesteeseen. Se on kosketukseton mittaus, se ei pelkää sähkömagneettisia häiriöitä ja voimakkaita syövyttäviä nesteitä, kuten happoa ja alkalia, joten sillä on vakaa suorituskyky, korkea luotettavuus ja pitkä käyttöikä;

(2) Sen lyhyt vasteaika voi helposti toteuttaa reaaliaikaisen mittauksen ilman viivettä.

Järjestelmässä käytettävän ultraäänianturin toimintataajuus on noin 40 kHz. Lähetinanturi lähettää ultraäänipulssit, ne välitetään nestepinnalle ja palautetaan sitten vastaanottavaan anturiin. Ultraäänipulssin tarvittava aika lähetyksestä vastaanottoon mitataan. Väliaineessa olevan äänen nopeuden mukaan voidaan saada etäisyys ultraäänianturista nesteen pintaan Nesteen tason määrittämiseksi. Ottaen huomioon ympäristön lämpötilan vaikutuksen ultraääniaaltojen etenemisnopeuteen, etenemisnopeutta korjataan lämpötilan kompensointimenetelmällä mittaustarkkuuden parantamiseksi. Laskentakaava on:

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

Missä: V on ultraääniaaltojen etenemisnopeus ilmassa; T on ympäristön lämpötila.

S=V ×t/2=V×(t1–t0)/2 (2)

Kaavassa: S on mittausetäisyys; t on aikaero ultraäänipulssin lähettämisen ja sen kaiun vastaanottamisen välillä; t1 on ultraäänikaiun vastaanottoaika; t0 on ultraäänipulssin lähetysaika. MCU:n sieppaustoiminto voi helposti mitata t0 ja t1. Yllä olevan kaavan mukaan mitattu etäisyys S saadaan ohjelmoimalla. Koska tämän järjestelmän MCU valitsee sekasignaaliprosessorin, jolla on SOC-ominaisuudet, ja integroi sisään lämpötila-anturin, ohjelmiston avulla voidaan helposti toteuttaa ultraäänitasoanturin lämpötilakompensointi.