- M18-Cube: Пестящ място корпус на ifm
- Технология ултразвукови сензори
Технологичен преглед
Ултразвуковите сензори откриват всички обекти, които отразяват звука, и измерват времето от момента на предаване до момента на приемане на звуковия сигнал.Цветът, прозрачността и отражателната способност на повърхността нямат значение.
Сравнение на ултразвуковите сензори с другите продукти за регистриране на позиция
Тази таблица класифицира работните характеристики на различни технологии с определени влияния.
| Индуктивни | Капацитивни | Фотоелектрични | Ултразвукови | |
|---|---|---|---|---|
| Температурa |  |
|
|
|
| Влажност | |
 |
 |
|
| Прах върху повърхността на сензора | 3 |
|
|
4 |
| Странична светлина | |
|
|
|
| Шум | |
|
|
2 |
| Цвят/прозрачност | |
|
1 |
|
| Разстояние до обекта |
малко | малко | голямо | голямо |
| Голяма турбуленция на въздуха | |
|
|
|
1) например тънки, прозрачен слой/стъкло
2) при липса на взаимно смущение
3) ако не са проводими
4) ако не са прекалено дебели
Принцип на работа
За да работи, преобразувателят се подлага на въздействието на високо напрежение.[Nbsp]Това кара преобразувателя да вибрира в следствие на пиезоелектрическия ефект и да предава пакет звукови импулси във въздуха.[Nbsp]В този момент тактовият импулсен генератор превключва сензора в режим на приемане и измерването на времето започва. Когато пакетът от звукови импулси се срещне с целта, ехото връща обратно импулсите към преобразувателя. Ехото на пакета звукови импулси предизвиква вибрации в сензора поради пиезоелектрическия ефект и измерването на времето спира.
Ултразвуковият преобразувател е с показаната на това изображение конструкция.
- Пиезоелементът изпраща и приема звук (в диапазона 200… 400 kHz)
- Монтирането с интегриран пиезо-елемент позволява да свободно вибриране
- Захващащо приспособление
- Адаптиращ слой съгласува звуковия импеданс между въздуха и пиезоелемента
- Звукови вълни
Зона на регистриране – дифузни ултразвукови сензори
Някои ултразвукови сензори разчитат единствено на отражението (ехото) от целта.Те са известни като сензори на дифузно отражение.На следващата фигура е показана зоната на регистриране и състоянието на изхода.Обърнете внимание на „сляпата зона“ – минималното разстояние, необходимо на сензора да генерира, приема и оценява сигнал.
Област на приложение – ретро-рефлекторни ултразвукови сензори
Ретро-рефлекторните сензори се използват за обекти с лоши характеристики на отразяване на звука, като пеноматериали, неравни повърхности и за ъглови форми.При тези сензори няма сляпа зона, обаче се изисква отражател, като метална плоча или стена.
Криви звук/реакция
Кривите на реакцията помагат на потребителя да определи приложимостта на даден ултразвуков сензор за решаване на конкретно приложение.Тези криви са показани на листа с данни за продукта и в „картата с информация“, която се предлага за изтегляне от листа с данни, и са уместни за приближаващи се странично към сензора цели.
За цели, които се приближават към сензора аксиално (както в приложението за ниво на напълване на резервоари), сензорът ще открие целта веднага щом тя достигне кривата на включване.
За приложения, при които звуковата крива е прекалено голяма, помислете за използване на E23000за по-добро фокусиране на звука.
За да се гарантира правилното действие, може да се окаже необходимо изпитване за конкретното приложение.
Влияещи фактори
Ултразвуковите сензори не се влияят от промените на температурата на въздуха (те имат вградена температурна компенсация), налягането на въздуха и влажността. [Nbsp] Други фактори обаче могат да повлияят на работата им.
- Турбуленция на въздуха – силната турбуленция на въздуха може да повлияе отрицателно на разпространението на звука и съответно на измерването.[Nbsp] Източниците на турбуленция на въздуха са например вятър, сгъстен въздух и охлаждащи вентилатори.[Nbsp]Влиянието може да бъде сведено до минимум чрез физическо екраниране на сензора/измерваното разстояние от турбуленцията.
- Материал на целта и характеристики на повърхността – материали, които поглъщат звука, или повърхности, които отклоняват звука настрани от приемника, са трудни за регистриране с ултразвукови сензори. Фотоелектрическо решение от бариерен тип може да бъде по-добро решение.
- Скорост на целта – дифузните ултразвукови сензори обикновена са с честота на превключване 10 Hz или по-малко и не са полезни за високоскоростни приложения.
- Размер на обектите – ултразвуковите сензори не могат да регистрират малки обекти, които обикновено се откриват чрез лазерни сензори.Могат да се откриват малки обекти, но обикновено за сметка на намален диапазон на регистриране.
- Ориентация на обектите – за дифузни ултразвукови приложения челото на сензора трябва да бъда паралелно на обекта. За гладки повърхности се допускат отклонения до 4градуса.
- Прекомерно замърсяване на лицевата повърхност – малки количества прах и влага могат да се отстранят от вибрациите на челната част, но големи количества ще влошат работните характеристики.
- Взаимно влияние – ултразвуковите сензори са предразположени към взаимно влияние, ако са монтирани много близо един до друг.Съблюдавайте определените в ръководството за експлоатация разстояния.