Ultraljudssensorer
Ultraljud, en person uppfattar inte ljud med en frekvens över 16 kHz, men hastigheten för dess utbredning i luften är känd och är 344 m/s. Med data om ljudets hastighet och dess utbredningstid är det möjligt att beräkna det exakta avståndet som ultraljudsvågen har färdats. Denna princip är grunden för driften av ultraljudssensorer.
Ultraljudssensorer används i stor utsträckning inom olika produktionsområden och är på något sätt ett universellt verktyg för att lösa många problem inom automatisering av tekniska processer. Sådana sensorer används för att bestämma avståndet och placeringen av olika föremål.
Att bestämma nivån på en vätska (till exempel bränsleförbrukning vid transport), detektera etiketter, inklusive genomskinliga sådana, övervaka ett föremåls rörelse, mäta avstånd - det här är bara några av de möjliga tillämpningarna för ultraljudssensorer.
Som regel finns det många föroreningskällor i produktionen, vilket kan bli ett problem för många mekanismer, men ultraljudssensorn, på grund av dess egenheter, är absolut inte rädd för förorening, eftersom sensorhuset, om nödvändigt, kan på ett tillförlitligt sätt skyddas från eventuell mekanisk påverkan.
Ultraljudssensorn innehåller i sin design en piezoelektrisk givare, som är både en sändare och en mottagare. Den piezoelektriska givaren avger en serie ljudpulser, tar sedan emot ekot och omvandlar signalen till en spänning som matas till styrenheten. Läs mer om användningen inom teknik här. piezoelektrisk effekt.
Ultraljudsfrekvensen sträcker sig från 65 kHz till 400 kHz, beroende på givarens typ, och pulsrepetitionsfrekvensen är mellan 14 Hz och 140 Hz. Styrenheten bearbetar data och beräknar avståndet till objektet.
Det aktiva området för ultraljudssensorn är arbetsdetekteringsområdet. Detektionsområde Detta är det avstånd inom vilket ultraljudsgivaren kan detektera ett föremål, oavsett om föremålet närmar sig avkänningselementet i en axiell riktning eller rör sig genom ljudkonen.
Det finns tre huvudfunktioner för ultraljudssensorer: motsatt läge, diffusionsläge och reflexläge.
För det motsatta läget kännetecknas av två separata enheter, en sändare och en mottagare, som är monterade mittemot varandra. Om ultraljudsstrålen avbryts av ett föremål, aktiveras utgången. Detta läge är lämpligt för tuffa miljöer där immunitet mot störningar är viktigt. Ultraljudsstrålen färdas signalsträckan endast en gång.Denna lösning är dyr eftersom den kräver installation av två enheter - en sändare och en mottagare.
Diffusionsläge tillhandahålls av sändare och mottagare i samma hölje. Kostnaden för en sådan installation är mycket lägre, men svarstiden är längre än i det motsatta läget.
Detektionsområdet beror här på infallsvinkeln på föremålet och på egenskaperna hos föremålets yta, eftersom strålen måste reflekteras från själva det detekterade föremålets yta.
För reflexläge är även sändaren och mottagaren i samma hölje, men ultraljudsstrålen reflekteras nu av reflektorn.Föremål inom detektionsområdet detekteras både genom att mäta förändringar i avståndet som ultraljudsstrålen tillryggalägger och genom att uppskatta absorptionen eller förlust av reflektion i den reflekterade signalen. Ljudabsorberande föremål, såväl som föremål med vinklade ytor, upptäcks lätt med detta sensorläge. En viktig förutsättning är att referensreflektorns position inte ändras.
Ett annat alternativ för att använda infraljud inom industrin är ultraljudssvetsning.