Spiegazione dettagliata del metodo di misurazione della portata del sensore a ultrasuoni

Nella produzione e nella vita quotidiana, I sensori di distanza a ultrasuoni vengono utilizzati principalmente nei radar di retromarcia delle automobili, nella camminata automatica per evitare gli ostacoli di robot, nei cantieri edili e in alcuni siti industriali, come il livello del liquido, la profondità del pozzo, la lunghezza della tubazione, ecc., che richiedono una misurazione automatica senza contatto. Attualmente esistono due soluzioni di rilevamento a ultrasuoni comunemente utilizzate. Uno è il sistema di rilevamento a ultrasuoni basato su microcomputer a chip singolo o apparecchiature integrate, e l'altro è il sistema di rilevamento a ultrasuoni basato su CPLD (dispositivo logico programmabile complesso). Per comprendere la progettazione dell'applicazione correlata del sensore di portata a ultrasuoni, dobbiamo prima comprendere il principio di funzionamento del sensore di portata a ultrasuoni.

Principio di funzionamento del sensore ad ultrasuoni

I sensori a ultrasuoni sono sensori che convertono i segnali ultrasonici in altri segnali energetici (solitamente segnali elettrici). Per ultrasuoni si intende l'onda d'urto meccanica generata in mezzi elastici con una frequenza superiore a 20 kHz. Ha le caratteristiche di forte direttività, consumo energetico lento e distanza di propagazione relativamente lunga, quindi viene spesso utilizzato per la misurazione senza contatto. Perché l'onda ultrasonica ha una grande capacità di penetrare nei liquidi e nei solidi, soprattutto nei solidi opachi alla luce solare. Quando l'onda ultrasonica colpisce l'impurità o l'interfaccia, produrrà una riflessione significativa per formare un'eco e può produrre un effetto doppler quando colpisce un oggetto in movimento. , Quindi la gamma ultrasonica ha una migliore adattabilità all'ambiente.

Al momento, ci sono molti metodi di sensore di distanza del modulo a ultrasuoni : come metodo di rilevamento del tempo di andata e ritorno, metodo di rilevamento di fase e metodo di rilevamento dell'ampiezza dell'onda acustica. Il principio del sensore a ultrasuoni emette una certa frequenza di onde ultrasoniche, propagate dall'aria, e si riflette dopo aver raggiunto il bersaglio o l'ostacolo di misurazione. Dopo la riflessione, il ricevitore a ultrasuoni riceve l'impulso. Il tempo necessario è quello di andata e ritorno. Il tempo di andata e ritorno è legato alla propagazione delle onde ultrasoniche. La distanza del viaggio è correlata. Il tempo di trasmissione del test può ottenere la distanza. Ad esempio: supponendo che la distanza tra l'oggetto misurato e il telemetro, il tempo misurato sia t/s e la velocità di propagazione degli ultrasuoni sia espressa da v/m·s-1, allora esiste un'espressione relazionale (1)s=vt／2 (1) 

Nel caso di requisiti di elevata precisione, è necessario considerare l'influenza della temperatura sulla velocità di propagazione degli ultrasuoni e la velocità di propagazione degli ultrasuoni deve essere corretta secondo la formula (2) per ridurre l'errore.

v=331,4+0,607T (2) Nella formula, T è la temperatura effettiva in ℃ e v è la velocità di propagazione degli ultrasuoni nel mezzo in m/s.

  

Principio di funzionamento del sensore di portata a ultrasuoni

Il principio della misurazione ultrasonica è trasmettere le onde ultrasoniche in una certa direzione attraverso un trasmettitore ultrasonico e avviare il cronometraggio contemporaneamente al momento del lancio. Quando le onde ultrasoniche si propagano nell'aria, ritornano immediatamente quando incontrano ostacoli. Il ricevitore a ultrasuoni interrompe immediatamente il cronometraggio quando viene ricevuta l'onda riflessa. . Il sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni adotta il principio della misurazione della distanza dell'eco a ultrasuoni e utilizza una tecnologia di misurazione precisa della differenza di tempo per rilevare la distanza tra il sensore e il bersaglio. Adotta un sensore ultrasonico ad angolo ridotto e piccola area cieca, che offre misurazioni accurate, assenza di contatto, impermeabilità e corrosione, basso costo e altri vantaggi. Il metodo comunemente utilizzato per il sensore di portata a ultrasuoni prevede che una testa di radiazione corrisponda a una testa ricevente e più teste trasmittenti corrispondano a una testa ricevente. Sulla base delle caratteristiche semplici, facili da usare e non dannose della misurazione della distanza a ultrasuoni, è necessario misurare il tempo di andata e ritorno degli ultrasuoni. , Puoi ottenere la distanza. Questo è il principio di funzionamento del sensore di portata a ultrasuoni.

Modulo sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni , il modulo sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni ha due modalità di trasmissione opzionali, ovvero la modalità di funzionamento libero: quando è presente alimentazione, il sensore stesso invia segnali di trigger e burst (per applicazioni di base); modalità trigger esterno: segnale di trigger di controllo del sistema esterno (controller o circuito processore) per applicazioni avanzate, queste due modalità sono adatte per vari scopi, inoltre, il sensore coinvolge anche due fonti di alimentazione in ingresso, una è a bassa tensione (5 V) adatta per circuiti del processore e l'altra L'alta tensione (12 V) è adatta al controller per misurare la distanza da ostacoli di 3,5 m (a 5 V), 5 m (a 12 V) e utilizzare la comunicazione UART per inviare dati, la risoluzione è entro 5 mm. D'altra parte, in varie occasioni, gli utenti possono scegliere diverse modalità di impostazione in base al proprio ambiente, come esecuzione libera/trigger UART/impostazione trigger esterno, ecc. Allo stesso tempo, possono anche decidere se utilizzare il buffer circolare e l'uscita in base all'impostazione della velocità di trasmissione della comunicazione UART di prova. Il segnale ha un chip ASIC ad alte prestazioni per garantire una trasmissione stabile e una ricezione sensibile. Pertanto, la comunicazione tra il sensore e il PC utilizza la 'scheda di interfaccia' (RS232, regolatore di potenza) per visualizzare i dati e utilizzare il programma di monitoraggio sul PC (è disponibile il super terminale) per modificare l'effettivo. L'amplificazione ultrasonica ricevente in tempo reale utilizza la distanza di uscita UART (ASCII, mm) per convertire il segnale di rilevamento in un segnale rettangolare di livello TTL (onda quadra) in base al tempo reale.