Metode deteksi umum dan analisis prinsip sensor ultrasonik

Dalam industri, aplikasi khas ultrasonik adalah pengujian logam non-destruktif dan pengukuran ketebalan ultrasonik. Dulu, banyak teknologi yang terhambat karena tidak mampu mendeteksi bagian dalam jaringan suatu benda. Munculnya teknologi penginderaan ultrasonik telah mengubah situasi ini. Tentu saja, lebih banyak sensor ultrasonik dipasang secara tetap pada perangkat yang berbeda untuk mendeteksi sinyal yang dibutuhkan manusia secara diam-diam. Dalam penerapan sensor ultrasonik di masa depan, ultrasonik akan dikombinasikan dengan teknologi informasi dan teknologi material baru, dan sensor pengukur jarak ultrasonik yang lebih cerdas dan sangat sensitif akan muncul.

1. Menurut karakteristik volume benda yang terdeteksi, material, dan apakah benda tersebut dapat bergerak

Metode deteksi yang digunakan oleh sensor ultrasonik berbeda-beda. Ada empat metode deteksi umum sebagai berikut:

1. Tipe tembus: pemancar dan penerima terletak di kedua sisi, ketika objek pendeteksi lewat di antara keduanya, pendeteksian dilakukan sesuai dengan redaman (atau oklusi) gelombang ultrasonik.

2. Jenis jarak terbatas: Pemancar dan penerima terletak pada sisi yang sama, dan ketika objek yang terdeteksi lewat dalam jarak terbatas, pendeteksian dilakukan berdasarkan gelombang ultrasonik yang dipantulkan.

3. Tipe jangkauan terbatas: pemancar dan penerima sensor jarak ultrasonik terletak di tengah jangkauan terbatas, reflektor terletak di tepi jangkauan terbatas, dan nilai redaman gelombang pantulan tanpa terhalang oleh objek yang terdeteksi digunakan sebagai nilai referensi. Ketika benda yang terdeteksi melewati jangkauan terbatas, pendeteksian dilakukan sesuai dengan redaman gelombang pantul (bandingkan nilai redaman dengan nilai referensi).

4. Tipe retro-reflektif: pemancar dan penerima terletak pada sisi yang sama, dan objek pendeteksi (benda datar) digunakan sebagai permukaan pantulan, dan pendeteksian dilakukan sesuai dengan redaman gelombang pantulan.

Kedua, ujian itu baik atau buruk

Tidak ada pantulan apa pun saat sensor ultrasonik diuji langsung dengan multimeter. Jika Anda ingin menguji kualitas sensor ultrasonik, Anda dapat membangun rangkaian osilator audio. Ketika C1 adalah 390OμF, sinyal audio sekitar 1,9kHz dapat dihasilkan antara pin inverter. Menghubungkan sensor ultrasonik untuk dideteksi (mentransmisikan dan menerima) antara kaki dan kaki; jika sensor dapat mengeluarkan suara audio, pada dasarnya dapat ditentukan bahwa sensor tersebut lebih baik daripada sensor ultrasonik.

Catatan: Ketika C1=3900μF, itu sekitar 1.9kHZ; ketika C1=0.O1μF, itu sekitar 0.76kHZ.

Ketiga, tes level cairan

Prinsip dasar pengukuran ultrasonik tingkat cairan adalah sinyal pulsa ultrasonik yang dikirim oleh probe ultrasonik merambat di dalam gas, dan dipantulkan setelah bertemu dengan antarmuka udara dan cairan. Setelah menerima sinyal gema, dilakukan perhitungan waktu rambat gelombang ultrasonik. Konversikan jarak atau tinggi permukaan cairan. Metode pengukuran ultrasonik memiliki banyak keunggulan yang tidak dapat dibandingkan dengan metode lain:

(1) Tidak ada bagian transmisi mekanis, dan tidak ada kontak dengan cairan yang diukur. Ini adalah pengukuran non-kontak, tidak takut terhadap interferensi elektromagnetik dan cairan korosif yang kuat seperti asam dan alkali, sehingga memiliki kinerja yang stabil, keandalan yang tinggi, dan umur yang panjang;

(2) Waktu responsnya yang singkat dapat dengan mudah mewujudkan pengukuran waktu nyata tanpa penundaan.

Frekuensi kerja sensor ultrasonik yang digunakan dalam sistem ini sekitar 40kHz. Pulsa ultrasonik dikirim oleh sensor pemancar, ditransmisikan ke permukaan cairan dan kemudian dikembalikan ke sensor penerima. Waktu yang diperlukan untuk pulsa ultrasonik dari transmisi ke penerimaan diukur. Berdasarkan kecepatan suara dalam medium, jarak dari sensor ultrasonik ke permukaan cairan dapat diperoleh Untuk menentukan ketinggian cairan. Dengan mempertimbangkan pengaruh suhu lingkungan terhadap kecepatan rambat gelombang ultrasonik, kecepatan rambat dikoreksi dengan metode kompensasi suhu untuk meningkatkan akurasi pengukuran. Rumus perhitungannya adalah:

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

Dimana: V adalah kecepatan rambat gelombang ultrasonik di udara; T adalah suhu lingkungan.

S=V ×t/2=V×(t1－t0)/2 (2)

Dalam rumusnya: S adalah jarak pengukuran; t adalah perbedaan waktu antara transmisi pulsa ultrasonik dan penerimaan gemanya; t1 adalah waktu penerimaan gema ultrasonik; t0 adalah waktu transmisi pulsa ultrasonik. Fungsi penangkapan MCU dapat dengan mudah mengukur t0 dan t1. Berdasarkan rumus di atas, jarak terukur S dapat diperoleh dengan pemrograman perangkat lunak. Karena MCU sistem ini memilih prosesor sinyal campuran dengan karakteristik SOC dan mengintegrasikan sensor suhu di dalamnya, perangkat lunak dapat digunakan untuk dengan mudah mewujudkan kompensasi suhu untuk sensor level ultrasonik.