cảm biến siêu âm

Siêu âm, một người không cảm nhận được âm thanh có tần số trên 16 kHz, tuy nhiên, tốc độ lan truyền của nó trong không khí đã biết và là 344 m / s. Với dữ liệu về tốc độ âm thanh và thời gian lan truyền của nó, người ta có thể tính toán được quãng đường chính xác mà sóng siêu âm đã đi được. Nguyên tắc này là cơ sở hoạt động của cảm biến siêu âm.

Cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất khác nhau và theo một cách nào đó là một công cụ phổ biến để giải quyết nhiều vấn đề trong tự động hóa các quy trình công nghệ. Các cảm biến như vậy được sử dụng để xác định khoảng cách và vị trí của các đối tượng khác nhau.

Xác định mức chất lỏng (ví dụ: mức tiêu thụ nhiên liệu khi vận chuyển), phát hiện nhãn, kể cả nhãn trong suốt, theo dõi chuyển động của vật thể, đo khoảng cách — đây chỉ là một số ứng dụng có thể có của cảm biến siêu âm.

Theo quy luật, có nhiều nguồn ô nhiễm trong quá trình sản xuất, có thể trở thành vấn đề đối với nhiều cơ chế, nhưng cảm biến siêu âm, do đặc thù hoạt động của nó, hoàn toàn không sợ bị nhiễm bẩn, vì vỏ cảm biến, nếu cần, có thể được bảo vệ đáng tin cậy khỏi các ảnh hưởng cơ học có thể xảy ra.

Cảm biến siêu âm chứa trong thiết kế của nó một bộ chuyển đổi áp điện, vừa là bộ phát vừa là bộ thu. Đầu dò áp điện phát ra một loạt các xung âm thanh, sau đó nhận tiếng vang và chuyển đổi tín hiệu thành điện áp đưa đến bộ điều khiển. Đọc thêm về việc sử dụng trong công nghệ ở đây. hiệu ứng áp điện.

Tần số siêu âm nằm trong khoảng từ 65 kHz đến 400 kHz, tùy thuộc vào loại đầu dò và tốc độ lặp xung nằm trong khoảng từ 14 Hz đến 140 Hz. Bộ điều khiển xử lý dữ liệu và tính toán khoảng cách đến đối tượng.

Phạm vi hoạt động của cảm biến siêu âm là phạm vi phát hiện làm việc. Phạm vi phát hiện Đây là khoảng cách mà đầu dò siêu âm có thể phát hiện một vật thể, bất kể vật thể tiếp cận phần tử cảm biến theo hướng dọc trục hay di chuyển qua hình nón âm thanh.

Có ba chế độ hoạt động chính của cảm biến siêu âm: chế độ đối nghịch, chế độ khuếch tán và chế độ phản xạ.

Đối với chế độ ngược lại được đặc trưng bởi hai thiết bị riêng biệt, máy phát và máy thu, được gắn đối diện nhau. Nếu chùm siêu âm bị gián đoạn bởi một đối tượng, đầu ra sẽ được kích hoạt. Chế độ này phù hợp với môi trường khắc nghiệt, nơi quan trọng là khả năng chống nhiễu. Chùm siêu âm chỉ truyền đi khoảng cách tín hiệu một lần.Giải pháp này đắt tiền vì nó yêu cầu lắp đặt hai thiết bị — một máy phát và một máy thu.

Chế độ khuếch tán được cung cấp bởi máy phát và máy thu trong cùng một vỏ. Chi phí cài đặt như vậy thấp hơn nhiều, nhưng thời gian phản hồi lâu hơn ở chế độ ngược lại.

Phạm vi phát hiện ở đây phụ thuộc vào góc tới trên vật thể và vào các đặc tính của bề mặt vật thể, vì chùm tia phải được phản xạ từ chính bề mặt của vật thể được phát hiện.

Đối với chế độ phản xạ, máy phát và máy thu cũng ở trong cùng một vỏ, nhưng chùm siêu âm hiện được phản xạ bởi gương phản xạ. Các đối tượng trong phạm vi phát hiện được phát hiện bằng cách đo các thay đổi trong khoảng cách truyền của chùm siêu âm và bằng cách ước tính độ hấp thụ hoặc mất phản xạ trong tín hiệu phản xạ. Các vật thể hấp thụ âm thanh cũng như các vật thể có bề mặt góc cạnh dễ dàng được phát hiện với chế độ cảm biến này. Một điều kiện quan trọng là vị trí của gương phản xạ tham chiếu không thay đổi.

Một lựa chọn khác để sử dụng hạ âm trong công nghiệp là Hàn siêu âm.