Typowe metody detekcji i podstawowa analiza czujników ultradźwiękowych

W przemyśle typowymi zastosowaniami ultradźwięków są badania nieniszczące metali i ultradźwiękowy pomiar grubości. W przeszłości wiele technologii było utrudnionych, ponieważ nie były w stanie wykryć wnętrza tkanek obiektu. Pojawienie się technologii czujników ultradźwiękowych zmieniło tę sytuację. Oczywiście w różnych urządzeniach na stałe zainstalowano więcej czujników ultradźwiękowych, aby cicho wykrywać sygnały potrzebne ludziom. W przyszłym zastosowaniu czujników ultradźwiękowych ultradźwięki zostaną połączone z technologią informatyczną i nowymi technologiami materiałowymi, a pojawią się bardziej inteligentne i bardzo czułe ultradźwiękowe czujniki pomiaru odległości.

1. Zgodnie z charakterystyką objętości, materiału i tego, czy wykryty obiekt jest ruchomy

Metody wykrywania stosowane przez czujniki ultradźwiękowe są różne. Istnieją cztery popularne metody wykrywania:

1. Typ przelotowy: nadajnik i odbiornik znajdują się po obu stronach, gdy wykrywany obiekt przechodzi między nimi, detekcja odbywa się zgodnie z tłumieniem (lub okluzją) fali ultradźwiękowej.

2. Typ ograniczonej odległości: Nadajnik i odbiornik znajdują się po tej samej stronie, a gdy wykryty obiekt przejdzie w ograniczonej odległości, detekcja odbywa się w oparciu o odbite fale ultradźwiękowe.

3. Typ o ograniczonym zasięgu: nadajnik i odbiornik ultradźwiękowych czujników odległości znajdują się w środku ograniczonego zasięgu, reflektor znajduje się na krawędzi ograniczonego zasięgu, a jako wartość odniesienia przyjmuje się wartość tłumienia fali odbitej bez blokowania przez wykryty obiekt. Gdy wykryty obiekt przejdzie przez ograniczony zasięg, detekcja odbywa się w oparciu o tłumienie fali odbitej (porównaj wartość tłumienia z wartością odniesienia).

4. Typ odblaskowy: nadajnik i odbiornik znajdują się po tej samej stronie, a wykrywany obiekt (płaski przedmiot) służy jako powierzchnia odbijająca, a wykrywanie odbywa się zgodnie z tłumieniem fali odbitej.

Po drugie, test jest dobry lub zły

Gdy czujnik ultradźwiękowy jest testowany bezpośrednio za pomocą multimetru, nie ma żadnego odbicia. Jeśli chcesz przetestować jakość czujnika ultradźwiękowego, możesz zbudować obwód oscylatora audio. Gdy C1 wynosi 390OμF, pomiędzy pinami falownika może być generowany sygnał audio o częstotliwości około 1,9 kHz. Podłączenie wykrywanego czujnika ultradźwiękowego (nadawanie i odbieranie) pomiędzy stopą a stopą; jeśli czujnik może emitować dźwięki dźwiękowe, można w zasadzie stwierdzić, że jest lepszy niż czujnik ultradźwiękowy.

Uwaga: Gdy C1 = 3900 μF, jest to około 1,9 kHz; gdy C1=0,O1μF, jest to około 0,76kHZ.

Po trzecie, test poziomu cieczy

Podstawową zasadą ultradźwiękowego pomiaru poziomu cieczy jest to, że sygnał impulsu ultradźwiękowego wysyłany przez sondę ultradźwiękową rozchodzi się w gazie i odbija po napotkaniu granicy faz powietrza i cieczy. Po odebraniu sygnału echa oblicza się czas propagacji fali ultradźwiękowej. Przelicz odległość lub wysokość poziomu cieczy. Metoda pomiaru ultradźwiękowego ma wiele zalet, których inne metody nie mogą porównywać:

(1) Nie ma mechanicznych części przekładni i nie ma kontaktu z mierzoną cieczą. Jest to pomiar bezdotykowy, nie boi się zakłóceń elektromagnetycznych i silnych żrących cieczy, takich jak kwasy i zasady, dzięki czemu ma stabilną pracę, wysoką niezawodność i długą żywotność;

(2) Dzięki krótkiemu czasowi reakcji można z łatwością i bez opóźnień realizować pomiary w czasie rzeczywistym.

Częstotliwość pracy czujnika ultradźwiękowego zastosowanego w systemie wynosi około 40 kHz. Impulsy ultradźwiękowe są wysyłane przez czujnik nadajnika, przesyłane na powierzchnię cieczy, a następnie zwracane do czujnika odbierającego. Mierzony jest wymagany czas impulsu ultradźwiękowego od wysłania do odbioru. W zależności od prędkości dźwięku w ośrodku można uzyskać odległość czujnika ultradźwiękowego od powierzchni cieczy, aby określić poziom cieczy. Uwzględniając wpływ temperatury otoczenia na prędkość propagacji fal ultradźwiękowych, prędkość propagacji jest korygowana metodą kompensacji temperaturowej w celu poprawy dokładności pomiaru. Wzór obliczeniowy to:

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

Gdzie: V to prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w powietrzu; T to temperatura otoczenia.

S=V ×t/2=V×(t1-t0)/2 (2)

We wzorze: S jest odległością pomiarową; t jest różnicą czasu między przesłaniem impulsu ultradźwiękowego a odebraniem jego echa; t1 to czas odbioru echa ultradźwiękowego; t0 to czas przesłania impulsu ultradźwiękowego. Funkcja przechwytywania MCU może z łatwością zmierzyć t0 i t1. Zgodnie z powyższym wzorem zmierzoną odległość S można uzyskać poprzez programowanie. Ponieważ MCU tego systemu wybiera procesor sygnałów mieszanych o charakterystyce SOC i integruje wewnątrz czujnik temperatury, oprogramowanie może być użyte do łatwej realizacji kompensacji temperatury dla ultradźwiękowego czujnika poziomu.