Yksityiskohtainen selitys ultraäänianturin etäisyysmittausmenetelmästä

Päivittäisessä tuotannossa ja elämässä Ultraäänietäisyysantureita käytetään pääasiassa auton peruutustutkassa, robottien automaattisessa esteiden välttämiskävelyssä, rakennustyömailla ja joillakin teollisuuskohteilla, kuten nesteen pinnalla, kaivon syvyydellä, putkilinjan pituudella jne., jotka vaativat automaattisen kosketuksettoman etäisyyden. Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä ultraäänimittausratkaisuja on kaksi. Toinen on yksisiruiseen mikrotietokoneeseen tai sulautettuun laitteistoon perustuva ultraäänietäisyysjärjestelmä ja toinen CPLD:hen (Complex Programmable Logic Device) perustuva ultraäänietäisyysjärjestelmä. Ymmärtääksemme ultraäänimittausanturin asiaan liittyvän sovelluksen, meidän on ensin ymmärrettävä ultraäänimittausanturin toimintaperiaate.

Ultraäänianturin toimintaperiaate

Ultraäänianturit ovat antureita, jotka muuntavat ultraäänisignaalit muiksi energiasignaaleiksi (yleensä sähköisiksi signaaleiksi). Ultraäänellä tarkoitetaan mekaanista iskuaaltoa, joka syntyy elastisessa väliaineessa, jonka taajuus on yli 20 kHz. Sillä on vahva suuntaavuus, hidas energiankulutus ja suhteellisen pitkä etenemisetäisyys, joten sitä käytetään usein kosketuksettomaan etäisyyteen. Koska ultraääniaallolla on suuri kyky tunkeutua nesteisiin ja kiinteisiin aineisiin, erityisesti kiinteisiin aineisiin, jotka eivät läpäise auringonvaloa. Kun ultraääniaalto osuu epäpuhtauksiin tai rajapintaan, se tuottaa merkittävän heijastuksen muodostaen kaiun, ja se voi tuottaa doppler-ilmiön osuessaan liikkuvaan kohteeseen. , Joten ultraäänimittauksella on parempi sopeutumiskyky ympäristöön.

Tällä hetkellä on olemassa monia menetelmiä ultraäänimoduulin etäisyysanturi : kuten edestakaisen matka-ajan tunnistusmenetelmä, vaiheentunnistusmenetelmä ja akustisen aallon amplitudin tunnistusmenetelmä. Ultraäänianturin periaate lähettää tietyn taajuuden ultraääniaaltoja, joita ilmaväliaine levittää ja heijastuu takaisin saavutettuaan mittauskohteen tai esteen. Heijastuksen jälkeen ultraäänivastaanotin vastaanottaa pulssin. Siihen kuluva aika on edestakainen aika. Meno-paluuaika liittyy ultraääniaaltojen etenemiseen. Matkan pituus on suhteellinen. Testilähetysaika voi saada etäisyyden. Esimerkiksi: Jos oletetaan, että mitatun kohteen ja etäisyysmittarin välinen etäisyys on mitattu aika t/s ja ultraäänen etenemisnopeus ilmaistaan ​​v/m·s-1:llä, on olemassa relaatiolauseke (1)s=vt／2 (1) 

Jos tarkkuusvaatimukset ovat korkeat, lämpötilan vaikutus ultraäänen etenemisnopeuteen on otettava huomioon ja ultraäänen etenemisnopeus tulee korjata kaavan (2) mukaisesti virheen pienentämiseksi.

v=331.4+0.607T (2) Kaavassa T on todellinen lämpötila ℃ ja v on ultraäänen etenemisnopeus väliaineessa m/s.

  

Ultraäänimittausanturin toimintaperiaate

Ultraäänietäisyyden periaate on lähettää ultraääniaaltoja tiettyyn suuntaan ultraäänilähettimen kautta ja aloittaa ajoituksen samaan aikaan laukaisuajan kanssa. Kun ultraääniaallot etenevät ilmassa, ne palaavat välittömästi, kun ne kohtaavat esteitä. Ultraäänivastaanotin lopettaa ajoituksen välittömästi, kun heijastunut aalto vastaanotetaan. . Ultraäänietäisyyden mittausanturi noudattaa ultraäänikaiun etäisyyden mittauksen periaatetta ja käyttää tarkkaa aikaeron mittaustekniikkaa anturin ja kohteen välisen etäisyyden havaitsemiseen. Se käyttää pienen kulman ja pienen sokean alueen ultraäänianturia, jolla on tarkka mittaus, ei kosketusta, vesitiivis ja korroosio, alhaiset kustannukset ja muita etuja. Yleisesti käytetty ultraäänietäisyysanturin menetelmä on, että yksi säteilypää vastaa yhtä vastaanottopäätä ja useita lähetyspäitä vastaa yhtä vastaanottopäätä. Ultraäänietäisyysmittauksen yksinkertaisten, helppokäyttöisten ja vahingoittumattomien ominaisuuksien perusteella ultraäänen edestakaisen matkan aika on mitattava. , Voit saada etäisyyden. Tämä on ultraäänietäisyysanturin toimintaperiaate.

Ultraäänietäisyysmittausanturimoduuli , ultraäänietäisyysmittausanturimoduulissa on kaksi valinnaista lähetystilaa, nimittäin vapaakäyntitila: kun virtaa on, anturi itse lähettää laukaisu- ja purskesignaaleja (perussovelluksiin); ulkoinen laukaisutila: ulkoisen järjestelmän (ohjain tai prosessoripiiri) ohjausliipaisusignaali edistyneisiin sovelluksiin, nämä kaksi tilaa sopivat eri tarkoituksiin, lisäksi anturissa on myös kaksi tulovirtalähdettä, joista toinen on matalajännite (5V) sopii prosessoripiireihin ja toinen Korkeajännite (12V) sopii säätimelle mittaamaan etäisyyttä UART-esteisiin 3,5m, kommunikaatiosta 5 V, 2 V:n ja 5 V:n välillä. data, resoluutio on 5 mm. Toisaalta käyttäjät voivat useissa tilanteissa valita erilaisia ​​asetustiloja oman ympäristönsä mukaan, kuten vapaasti käynti/UART-liipaisu/ulkoinen liipaisuasetus jne. Samalla he voivat myös päättää, käytetäänkö soittopuskuria ja lähtöä testi-UART-viestintänopeusasetuksen mukaisesti. Signaalissa on korkean suorituskyvyn ASIC-siru, joka varmistaa vakaan lähetyksen ja herkän vastaanoton. Sen vuoksi anturin ja PC:n välinen tiedonsiirto käyttää 'liitäntäkorttia' (RS232, tehonsäädin) tietojen näyttämiseen ja PC:n valvontaohjelman (superpääte on saatavilla) muuttamiseen. Vastaanottava reaaliaikainen ultraäänivahvistin käyttää UART- (ASCII, mm) lähtöetäisyyttä tunnistussignaalin muuntamiseen TTL-tason suorakaiteen muotoiseksi signaaliksi.