Metode comune de detectare și analiza de principiu a senzorilor ultrasonici

În industrie, aplicațiile tipice ale ultrasunetelor sunt testarea nedistructivă a metalelor și măsurarea grosimii cu ultrasunete. În trecut, multe tehnologii au fost împiedicate, deoarece nu au putut detecta interiorul țesuturilor obiectului. Apariția tehnologiei de detectare cu ultrasunete a schimbat această situație. Desigur, mai mulți senzori cu ultrasunete sunt instalați fix pe diferite dispozitive pentru a detecta în liniște semnalele de care oamenii au nevoie. În aplicarea viitoare a senzorilor cu ultrasunete, ultrasunetele vor fi combinate cu tehnologia informației și noua tehnologie a materialelor și vor apărea senzori de măsurare a distanței cu ultrasunete mai inteligenți și foarte sensibili.

1. În funcție de caracteristicile volumului obiectului detectat, materialului și dacă acesta este mobil

Metodele de detectare adoptate de senzorii ultrasonici sunt diferite. Există patru metode comune de detectare, după cum urmează:

1. Tip prin: emițătorul și receptorul sunt amplasate pe ambele părți, când obiectul de detectare trece între ele, detecția se realizează în funcție de atenuarea (sau ocluzia) undei ultrasonice.

2. Tip de distanță limitată: Emițătorul și receptorul sunt situate pe aceeași parte, iar atunci când obiectul detectat trece în cadrul distanței limitate, detectarea se realizează pe baza undelor ultrasonice reflectate.

3. Tip cu rază limitată: emițătorul și receptorul senzorilor de distanță cu ultrasunete sunt situate în centrul intervalului limitat, reflectorul este situat la marginea intervalului limitat, iar valoarea de atenuare a undei reflectate fără a fi blocată de obiectul detectat este utilizată ca valoare de referință. Când obiectul detectat trece prin intervalul limitat, detecția se realizează în funcție de atenuarea undei reflectate (comparați valoarea atenuării cu valoarea de referință).

4. Tip retroreflectorizant: emițătorul și receptorul sunt situate pe aceeași parte, iar obiectul de detectare (obiect plat) este folosit ca suprafață de reflexie, iar detectarea se realizează în funcție de atenuarea undei reflectate.

În al doilea rând, testul este bun sau rău

Nu se reflectă nimic atunci când senzorul cu ultrasunete este testat direct cu un multimetru. Dacă doriți să testați calitatea senzorului cu ultrasunete, puteți construi un circuit oscilator audio. Când C1 este 390OμF, poate fi generat un semnal audio de aproximativ 1,9 kHz între pinii invertorului. Conectarea senzorului ultrasonic care trebuie detectat (emite și recepționează) între picior și picior; dacă senzorul poate emite sunete audio, practic se poate determina că este mai bun decât senzorul cu ultrasunete.

Notă: Când C1=3900μF, este de aproximativ 1,9 kHZ; când C1=0.O1μF, este de aproximativ 0,76 kHZ.

Trei, testul nivelului lichidului

Principiul de bază al măsurării cu ultrasunete a nivelului lichidului este semnalul de impuls ultrasonic trimis de sonda ultrasonică care se propagă în gaz și este reflectat după întâlnirea interfeței aer și lichid. După primirea semnalului de eco, se calculează timpul de propagare a undei ultrasonice. Convertiți distanța sau înălțimea nivelului lichidului. Metoda de măsurare cu ultrasunete are multe avantaje pe care alte metode nu le pot compara:

(1) Nu există piese de transmisie mecanică și nu există contact cu lichidul măsurat. Este o măsurătoare fără contact, nu se teme de interferențe electromagnetice și de lichide corozive puternice, cum ar fi acidul și alcaline, deci are performanță stabilă, fiabilitate ridicată și viață lungă;

(2) Timpul său scurt de răspuns poate realiza cu ușurință măsurători în timp real fără întârziere.

Frecvența de lucru a senzorului ultrasonic utilizat în sistem este de aproximativ 40 kHz. Impulsurile ultrasonice sunt trimise de senzorul transmițător, transmise la suprafața lichidului și apoi returnate la senzorul de recepție. Se măsoară timpul necesar pentru impulsul ultrasonic de la transmisie la recepție. În funcție de viteza sunetului în mediu, distanța de la senzorul cu ultrasunete la suprafața lichidului poate fi obținută pentru a determina nivelul lichidului. Luând în considerare influența temperaturii ambientale asupra vitezei de propagare a undelor ultrasonice, viteza de propagare este corectată prin metoda de compensare a temperaturii pentru a îmbunătăți acuratețea măsurării. Formula de calcul este:

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

Unde: V este viteza de propagare a undelor ultrasonice în aer; T este temperatura mediului ambiant.

S=V ×t/2=V×(t1－t0)/2 (2)

În formula: S este distanța de măsurare; t este diferența de timp dintre transmiterea impulsului ultrasonic și primirea ecoului acestuia; t1 este timpul de recepție al ecoului ultrasonic; t0 este timpul de transmitere a impulsului ultrasonic. Funcția de captare a MCU poate măsura cu ușurință t0 și t1. Conform formulei de mai sus, distanța măsurată S poate fi obținută prin programare software. Deoarece MCU al acestui sistem selectează un procesor de semnal mixt cu caracteristici SOC și integrează un senzor de temperatură în interior, software-ul poate fi utilizat pentru a realiza cu ușurință compensarea temperaturii pentru senzorul de nivel ultrasonic.