Что такое ультразвуковой датчик?

Ультразвуковой датчик — это устройство, преобразующее ультразвуковые сигналы в другие формы энергии, обычно электрические сигналы. Прежде чем представить ультразвуковые датчики, давайте сначала разберемся с основами ультразвуковых волн.

Звуковые волны — это механические волны, которые могут распространяться через газы, жидкости и твердые тела. В зависимости от частоты звуковые волны можно разделить на инфразвук, звуковые волны и ультразвук. Ультразвуком обычно называют звуковые волны с частотами, которые превышают нижнюю частоту и слышимый диапазон (от 20 Гц до 20 кГц), которые не слышны человеку.

По мере распространения ультразвуковых волн в среде их энергия постепенно затухает с увеличением расстояния распространения. Затухание энергии определяется диффузией, рассеянием и поглощением ультразвуковых волн.

Устройства, которые используют ультразвуковые волны в качестве метода обнаружения и могут генерировать и принимать ультразвуковые волны, называются ультразвуковыми датчиками. Существуют различные типы ультразвуковых датчиков с различными структурами, включая прямые зонды (продольные волны), наклонные зонды (поперечные волны), зонды поверхностных волн (поверхностные волны), зонды волн Лэмба (волны Лэмба) и двойные зонды (один зонд для передачи и один для приема).

Промышленная сфера: используется для проверки материалов, определения уровня жидкости, измерения смещения и т. д.

Автомобильная промышленность: используется в системах помощи при парковке, системах обнаружения препятствий и т. д.

•Измеряет уровень жидкости и твердых веществ в закрытых и открытых резервуарах.

• Управляет и контролирует уровень воды в реках, ручьях, прудах и каналах.

• Измеряет уровень воды в реках и водоемах для предупреждения соответствующих сторон о наводнениях и цунами.

• Управляет водопользованием для защиты ресурсов, повышения безопасности и эффективности.

• Контролирует запасы топлива, отслеживает его использование и предотвращает возможные хищения.

• Измеряет высоту жидкости в водосливах, каналах и лотках для расчета объемного расхода элюентов и воды.

• Измеряет высоту и размер таких объектов, как контейнеры и коробки.

• Рассчитывает диаметр рулонов бумаги, пленки или фольги для определения таких переменных, как натяжение рулона или оставшийся материал.

• Измеряет свободное перемещение материалов при их перемещении от одной машины к другой для предотвращения повреждений.

• Измеряет положение объектов в замкнутой системе для поддержания или контроля их положения.

• Обнаруживает объекты для подсчета, обеспечения безопасности, проверки инвентаря или помогает автоматизированным транспортным средствам (например, роботам) обходить препятствия.

• Обнаруживает людей на месте происшествия и определяет, приближаются они или удаляются.

• Может отслеживать цели по всему диапазону действия датчика или ограничивать его диапазоном расстояний, заданным пользователем.

• Приложения на большом расстоянии могут включать обнаружение наличия или отсутствия объектов и/или материалов, а также обход препятствий.

• Промышленные ультразвуковые датчики способны обнаруживать как крупные, так и мелкие объекты, включая твердые тела, жидкости и твердые частицы.

• Ультразвуковые датчики не зависят от оптических характеристик, таких как цвет, прозрачность, отражательная способность или непрозрачность. Однако некоторые переменные (включая форму, размер и ориентацию цели) будут влиять на максимальный диапазон обнаружения ультразвукового датчика.

1. Характеристики измеряемого объекта:Плоские объекты: такие как жидкие поверхности, стекло и т. д.;Цилиндрические предметы: такие как банки, бутылки и т. д.;Зернистые или блочные объекты: такие как уголь, цемент, пластиковые гранулы и т. д.

4. Расстояние обнаружения:Максимальное расстояние обнаружения для отражательных датчиков составляет 6 метров (например, Серия CSB30);Максимальное расстояние обнаружения для датчиков сквозного луча составляет 100 мм (например, Серия CSDA).

• Температура поверхности целевого объекта превышает 100°C.

• Скорость ветра в зоне обнаружения превышает 60 км/ч.

• Рабочая среда находится на высоте более 3000 метров.

• Давление в герметичной среде превышает 1,2 стандартных атмосферы.

• Температура рабочей среды может быть ниже -20°C или выше 70°C.

• В режиме без отражателя обнаружение материалов с высоким уровнем звукопоглощения, таких как войлок, шерсть, хлопок или губчатая пена.

• Звуковые волны не могут распространяться в вакууме. Поэтому ультразвуковые датчики в вакуумных средах не будут работать.

• Обнаружение других неизвестных веществ или в неопределенных сценариях использования.

Датчики сонара в основном используются для непосредственного обнаружения и идентификации объектов в воде и контуров морского дна. Датчик сонара излучает звуковой волновой сигнал, который при столкновении с объектом отражается обратно к датчику. Затем датчик вычисляет расстояние и положение объекта на основе времени отражения и формы волны. Датчики сонара обычно используются для биологического обнаружения, например, для определения типов существ, присутствующих на морском дне, и их размеров. Устройства для обнаружения морских монстров, о которых вы, возможно, слышали, — это датчики сонара.

Ультразвуковые волны обладают высокой проникающей способностью, особенно в непрозрачные твердые тела, где они могут проникать на глубину в несколько десятков метров. Когда ультразвуковые волны сталкиваются с примесями или интерфейсами, они производят значительные отражения, которые формируют эхо; когда они сталкиваются с движущимися объектами, они генерируют эффект Доплера. Ультразвуковые датчики разрабатываются на основе этих характеристик ультразвуковых волн.