1. Главная страница
  2. M18-Cube: Компактный корпус ifm
  3. Технология ультразвуковых датчиков

Обзор технологии

Ультразвуковые датчики обнаруживают все звукоотражающие объекты и измеряют время от передачи до получения звукового сигнала. Цвет объекта, прозрачность и отражение поверхности не имеют значения.

Сравнение ультразвуковых датчиков с другими датчиками определения положения

На данном графике представлены показатели эффективности различных технологий с определенными влияниями.

Индуктивный Ёмкостной Фотоэлектрический Ультразвуковой
Температура
Влага
Пыль на поверхности датчика 3 4
Внешнее освещение
Шум 2
Цвет / прозрачность 1
Расстояние до объекта
небольшое небольшое большое большое
Сильная турбулентность воздуха

1) напр. тонкая, бесцветная плёнка/стекло
2) если нет взаимных помех
3) если неэлектропроводный
4) если не слишком толстый

Принцип измерения датчиков

Трансдуктор подвергается воздействию высокого напряжения.Это вызывает вибрацию датчика из-за пьезоэлектрического эффекта и передачу звука в воздух.В этот момент генератор тактовых импульсов переключает датчик в режим приема, и начинается измерение времени.Когда звуковой импульс попадает в цель, эхо отражается обратно на трансдуктор.Эхо звукового импульса вызывает вибрацию датчика из-за пьезоэлектрического эффекта, и измерение времени прекращается.

Ультразвуковой преобразователь сконструирован так, как показано на рисунке.

  1. Пьезоэлемент высылает и принимает звук (диапазон 200… 400 кГц)
  2. Установка со встроенной пеной позволяет пьезоэлементу свободно вибрировать
  3. Зажимное приспособление
  4. Адаптационный слой соответствует акустическому сопротивлению между воздухом и пьезоэлементом
  5. Звуковые волны

Зона обнаружения - диффузные ультразвуковые датчики

Некоторые ультразвуковые датчики полагаются исключительно на эхо от объекта.Они известны как датчики диффузного отражения.Следующий рисунок показывает зону обнаружения и состояние выходного сигнала.Обратите внимание на слепую зону - минимальное расстояние, необходимое датчику для генерирования, приема и оценки сигнала.

Область применения - рефлекторные ультразвуковые датчики

Рефлекторные датчики используются для объектов с плохими характеристиками отражения звука, таких как пена, неровные поверхности и для угловых форм.[Nbsp]У этих датчиков нет слепой зоны; однако, необходим отражатель, такой как металлическая пластина или стена.

Кривые звука / отклика

Кривые отклика помогают пользователю определить пригодность конкретного ультразвукового датчика для решения конкретной задачи.Кривые показаны в техническом описании продукта и в «информационной карте», доступной для скачивания из технического описания, и относятся к объектам, приближающимся к датчику сбоку.

Для объектов, приближающихся к датчику в направлении оси (как в случае измерения уровня в резервуаре), датчик обнаружит объект, как только он достигнет кривой включения.

Для применений, где кривая звука слишком велика, попробуйте использовать E23000, чтобы лучше сфокусировать звук.

Для обеспечения надлежащего функционирования необходимо проверить датчик в конкретном применении.

Факторы воздействия

На ультразвуковые датчики не влияют изменения температуры воздуха (они оснащены встроенной температурной компенсацией), давления воздуха и влажности. Однако другие факторы могут влиять на производительность.

  1. Воздушная турбулентность - сильная воздушная турбулентность может отрицательно влиять на распространение звука и, следовательно, на измерение.Источниками турбулентности воздуха являются ветер, сжатый воздух и охлаждающие вентиляторы.Влияние может быть сведено на минимум путем экранирования датчика / измерения расстояния от турбулентности.
  2. Материал объекта и характеристика поверхности - материалы, которые поглощают звук, или поверхности, которые отклоняют звук от приемника, сложно обнаружить с помощью ультразвуковых датчиков. Более лучшим решением может быть однолучевой световой барьер.
  3. Скорость объекта - диффузные ультразвуковые датчики обычно имеют частоты переключения 10 Гц или менее и бесполезны для высокоскоростных приложений.
  4. Размер объекта - ультразвуковые датчики не способны распознавать крошечные объекты, обычно обнаруживаемые с помощью лазерных датчиков.Маленькие объекты могут быть обнаружены, но обычно за счет уменьшения расстояния обнаружения.
  5. Ориентация объекта - для диффузных ультразвуковых датчиков, поверхность датчика должна быть параллельна объекту. На гладких поверхностях допускаются отклонения до 4 °.
  6. Чрезмерное загрязнение чувствительной поверхности - небольшое количество пыли и влаги может подавляться, благодаря вибрации чувствительной поверхности, но большое загрязнение ухудшает производительность.
  7. Перекрестные помехи - ультразвуковые датчики подвержены перекрестным помехам, если они установлены слишком близко друг к другу.Соблюдайте монтажные расстояния, указанные в инструкции по установке.