Szczegółowe wyjaśnienie metody ultradźwiękowego przetwornika odległości

W codziennej produkcji i życiu ultradźwiękowe przetworniki pomiaru odległości są stosowane głównie w radarach cofania samochodów, automatycznych robotach chodzących z unikaniem przeszkód, na placach budowy i w niektórych obiektach przemysłowych, takich jak poziom cieczy, pomiar głębokości, długość rurociągu itp. Obecnie istnieją dwa powszechnie stosowane rozwiązania w zakresie pomiaru ultradźwiękowego. Jeden to ultradźwiękowy przetwornik odległości oparty na jednoukładowym mikrokomputerze lub urządzeniu wbudowanym, a drugi to ultradźwiękowy przetwornik odległości oparty na CPLD (Complex Programmable Logic Device). Aby zrozumieć powiązany projekt zastosowania ultradźwiękowych czujników odległości, musimy najpierw zrozumieć zasadę działania ultradźwiękowego przetwornika odległości.

Zasada działania ultradźwiękowego czujnika odległości

Czujniki ultradźwiękowe to czujniki, które przekształcają sygnały ultradźwiękowe w inne sygnały energetyczne (zwykle sygnały elektryczne). Ultradźwięki to mechaniczne fale uderzeniowe powstające w ośrodkach elastycznych o częstotliwości większej niż 20 kHz. Charakteryzuje się silną kierunkowością, powolnym zużyciem energii i stosunkowo dużą odległością propagacji. Dlatego często wykorzystuje się go do bezdotykowego pomiaru odległości. Ze względu na dużą penetrację fal ultradźwiękowych w cieczach i ciałach stałych, zwłaszcza w ciałach stałych, które są nieprzezroczyste dla światła słonecznego. Fale ultradźwiękowe napotykające zanieczyszczenia lub powierzchnie międzyfazowe będą wytwarzać znaczne odbicia i przekształcać się w echa, a dotykanie poruszających się obiektów może wywołać efekt Dopplera. Dlatego zakres ultradźwiękowy ma lepszą zdolność dostosowywania się do środowiska. Ponadto pomiar ultradźwiękowy może również osiągnąć dobry kompromis w czasie rzeczywistym, dokładności i cenie.

Obecnie istnieje wiele metod obwodu przetwornika ultradźwiękowego: takich jak metoda wykrywania czasu w obie strony, metoda wykrywania fazy, metoda wykrywania amplitudy fali akustycznej. Zasada jest taka, że ​​czujnik ultradźwiękowy emituje fale ultradźwiękowe o określonej częstotliwości, rozchodzą się w ośrodku powietrznym, a następnie odbijają się po dotarciu do mierzonego celu lub przeszkody. Po odbiciu odbiornik ultradźwiękowy odbiera impuls. Czas, który upływa, jest czasem podróży w obie strony. Odległość jest powiązana. Sprawdź czas transmisji, aby znaleźć odległość.

Zakładając, że s jest odległością mierzonego obiektu od dalmierza, czas pomiaru wynosi t/s, a prędkość propagacji ultradźwięków wynosi v/m·s-1. W przypadku wymagań dużej dokładności, wpływ prędkości propagacji ultradźwięków koryguje się zgodnie ze wzorem (2) w celu zmniejszenia błędu. T to rzeczywista jednostka temperatury wynosząca ℃, v to jednostka prędkości propagacji fali ultradźwiękowej w ośrodku wynosząca m/s.

Zasada działania ultradźwiękowego czujnika odległości