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超音波距離センサーのエラーと注意事項

ビュー: 7     著者: サイト編集者 公開時間: 2018-09-21 起源: サイト

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業界における超音波距離トランスデューサの一般的な用途は、金属の非破壊検査と超音波厚さ測定です。これまで、多くのテクノロジーは物体の内部を検出できないことによって妨げられていましたが、超音波センシング技術の出現によりこの状況は変わりました。もちろん、人々が必要とする信号をキャッチするために、さまざまなデバイスにさらに多くの超音波センサーが固定的に取り付けられています。将来の応用では、超音波が情報技術や新材料技術と結合し、よりインテリジェントで高感度な超音波センサーが登場するでしょう。


リモコン超音波リモコンで家電や照明を操作できます。小型超音波センサー(Φ12-Φ16)、動作周波数は40KHZ、リモコン距離は約10メートルです。リモコン送信、これは555タイムベース回路で構成された発振器で、10Kポテンショメータを調整して発振周波数を40KHZにします。センサーは3番目の足に接続されており、ボタンが押されると超音波が送信され、回路が受信されます。電源は 220V に降圧され、整流、フィルタリング、および安定化されて 12V の動作電圧が得られます。非絶縁電源ですので、感電防止のため回路全体をプラスチックケースに梱包してください(デバッグ時も注意してください)。信号は超音波受信機によって受信され、Q1 および Q2 によって増幅されます (L および C 共振タンクは 40 kHz に同調されています)。増幅された信号はQ3とQ4で構成される双安定回路をトリガーし、Q5とLEDはトリガー絶縁として使用され、点灯することができます。起動時の双安定状態はランダムなのでクリアボタンを追加します。 


Q5出力のトリガ信号によりトライアックがオンし、ロードオンします。開回路をロードするには、送信ボタンを 1 回押します。液面表示とコントローラ。超音波は空気中である程度の減衰があるため、液面に送信され、液面で反射された超音波距離センサーの信号は液面に関係します。液面位置が高いほど、信号は大きくなります。下が液面です。信号は小さいです。受信信号はBG1、BG2で増幅され、D1、D2で直流電圧に整流されます。電圧がBG3のターンオン電圧を超える4.7KΩになると、BG3に電流が流れ、電流計はその電流が液面に関係することを示します。液面が設定値より低い場合はコンパレータ出力が低くなります。 BGは行いません。液面が所定の位置まで上昇するとコンパレータが反転し、ハイレベルを出力します。 BGをONにしてJを吸引し、電磁弁により輸液スイッチをOFFにすることで制御の目的を達成することができる。


液面検査は、超音波による液面測定の基本原理です。超音波距離測定センサーから発せられた超音波パルス信号は気体中を伝播し、空気と液体の界面で反射され、エコー信号を受信した後にエコー信号を受信します。時間、距離、液面などを換算できます。超音波測定法には、他の方法にはない多くの利点があります。 (1) 機械的な伝達部品や測定対象の液体を使用せず、非接触測定であるため、電磁干渉や酸やアルカリなどの強い腐食性液体の心配がないため、性能が安定しており、信頼性が高く、長寿命です。 (2) 応答時間が短いため、ヒステリシスのないリアルタイム測定が容易に実現できます。


距離測定トランスデューサ センサーは、約 40 kHz の周波数でシステム動作で使用されます。送信センサーから超音波パルスを発信し、液面が反射して受信センサーに戻り、超音波パルスが受信器から受信器まで伝わる時間を計測します。媒質中の音速に応じて、センサーから液面までの距離を求めることができます。液体レベルを決定します。超音波伝播速度に対する周囲温度の影響を考慮し、温度補償法により伝播速度を補正し、測定精度を向上させます。計算式は次のとおりです。 V=331.5+0.607T ここで、 V は空気中の超音波の伝播速度です。 T は周囲温度です。S=V × t/2=V × (t1-t0)/2 ここで、 S は測定距離です。 t は超音波パルスの送信とそのエコーの受信の間の時間差です。 t1 は超音波エコーの受信時間です。 t0は超音波パルスの送信時間です。 MCU のキャプチャ機能を使用すると、時刻 t0 と時刻 t1 を計測すると便利です。上式によれば、ソフトウェアプログラミングにより測定距離Sを求めることができます。システムのMCUは、SOC特性を有する混合信号プロセッサを選択し、その中に温度センサーを統合するので、ソフトウェアを使用してセンサーの温度補償を便利に実現することができる。


予防:


1: 信頼性と長寿命を確保するため、センサーを屋外または定格温度を超えて使用しないでください。
2:超音波センサは空気を伝送媒体としているため、周囲の温度が異なると境界での反射や屈折により誤動作を起こす場合や、風が吹くと検出距離が変化する場合があります。したがって、センサーは強制ファンなどの装置の隣で使用しないでください。
3: エアノズルから噴射されるジェットは複数の周波数を持っているため、センサーに影響を与えるため、センサーの近くで使用しないでください。
4: センサー表面に水滴が付くと検出距離が短くなります。
5:微粉や綿糸などは吸音時は検知できません(反射型センサー)。
6:真空、防爆エリアでは使用できません。
7: 蒸気のある場所ではセンサーを使用しないでください。この領域の大気は不均一です。温度勾配が生じ、測定誤差が生じます。


露出の問題:


超音波距離センサーの動作の応用は簡単、便利、そして低コストです。しかし、現在の超音波センサーには、反射問題、ノイズ、クロスオーバー問題など、いくつかの欠点があります。反射の問題は、検出される物体が常に正しい角度であれば、超音波センサーは正しい角度を取得することです。しかし、残念ながら実際の使用においては正しく検出できる検出物体はほとんどありません。

超音波距離センサーの材質と動作原理

トランスデューサにいくつかのエラーがある可能性があります。


1.三角誤差
測定対象物がセンサに対して傾いている場合、検出距離と実際の距離には三角誤差が生じます。
2. 鏡面反射
この問題は高度物理学における光の反射と同じです。特定の角度では、放射された音波が滑らかな物体によって鏡面反射されるため、エコーが生成されず、距離を読み取ることができません。このとき、超音波センサーはこの物体の存在を無視します。
3. 多重反射
この現象は、コーナーや同様の構造のオブジェクトを検出する場合によく見られます。音波は何度も跳ね返されてセンサーで受信されるため、実際の検出値は真の距離値ではありません。これらの問題は、斜めに配置された複数の超音波コイルを使用することで解決できます。複数の超音波の戻り値を検出することにより、正しい測定値を選別するために使用されます。

4. ノイズ
ほとんどの距離測定用超音波トランスデューサーは 40 ~ 45 Khz の周波数で動作しますが、それらは人間が聞くことができる周波数よりもはるかに高くなります。ただし、周囲の環境からも同様の周波数の騒音が発生します。例えば、モーターは回転過程で一定の高周波を発生しますし、硬い地面との車輪の摩擦によって発生する高周波ノイズはロボット自体の振動であり、ロボットが複数台存在する場合でも他のロボットの超音波センサーから発せられる音波などです。これらにより、センサーが誤った信号を受信することになります。この問題は、異なる長さの音波を送信し、プローブが同じ合成音波を検出した場合にのみ距離を計算するなど、送信される超音波を符号化することで解決できます。これにより、環境ノイズによる誤読を効果的に回避できます。
5. クロスオーバー問題
クロスオーバー問題は、ロボットに複数の超音波センサーが斜めに取り付けられている場合に発生します。超音波Xが発した音波は正反射してセンサーZ、Yで取得されます。このとき、Z、Yはこの信号に基づいて距離値を計算するため、正確な測定値が得られません。解決策は、各センサーからの信号をエンコードすることです。各超音波センサーが自身の音声のみを聞くようにします。


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