Ultrahangos érzékelők

Ultrahang, az ember nem érzékeli a 16 kHz-nél nagyobb frekvenciájú hangot, azonban terjedésének sebessége a levegőben ismert, és 344 m / s. A hangsebességre és terjedési idejére vonatkozó adatok alapján kiszámolható az ultrahanghullám által megtett pontos távolság. Ez az elv az ultrahangos érzékelők működésének alapja.

Az ultrahangos érzékelőket széles körben használják különféle gyártási területeken, és valamilyen módon univerzális eszközt jelentenek a technológiai folyamatok automatizálásával kapcsolatos számos probléma megoldására. Az ilyen érzékelőket különféle tárgyak távolságának és elhelyezkedésének meghatározására használják.

Folyadék szintjének meghatározása (például üzemanyag-fogyasztás a közlekedésben), címkék észlelése, beleértve az átlátszókat is, egy tárgy mozgásának megfigyelése, távolságmérés – ez csak néhány az ultrahangos érzékelők lehetséges alkalmazási területei közül.

A gyártás során általában számos szennyeződési forrás létezik, ami számos mechanizmusnál problémát jelenthet, de az ultrahangos érzékelő működésének sajátosságai miatt egyáltalán nem fél a szennyeződéstől, mivel az érzékelő háza, ha szükséges, megbízhatóan védhető az esetleges mechanikai hatásoktól.

Az ultrahangos szenzor kialakításában piezoelektromos jelátalakítót tartalmaz, amely egyben kibocsátó és vevő is. A piezoelektromos jelátalakító hangimpulzusok sorozatát bocsát ki, majd fogadja a visszhangot, és a jelet feszültséggé alakítja, amelyet a vezérlőre táplálnak. A technológiai felhasználásról itt olvashat bővebben. piezoelektromos hatás.

Az ultrahang frekvenciája a jelátalakító típusától függően 65 kHz és 400 kHz között mozog, az impulzusismétlési frekvencia pedig 14 Hz és 140 Hz között van. A vezérlő feldolgozza az adatokat és kiszámítja az objektum távolságát.

Az ultrahangos érzékelő aktív tartománya a működő érzékelési tartomány. Érzékelési tartomány Ez az a távolság, amelyen belül az ultrahangos jelátalakító képes érzékelni egy tárgyat, függetlenül attól, hogy az objektum tengelyirányban közelít-e az érzékelőelemhez, vagy áthalad a hangkúpon.

Az ultrahangos érzékelőknek három fő működési módja van: ellentétes üzemmód, diffúziós mód és reflex üzemmód.

Az ellenkező üzemmódhoz két különálló eszköz, egy adó és egy vevő jellemez, amelyek egymással szemben vannak felszerelve. Ha az ultrahangsugarat megszakítja egy tárgy, a kimenet aktiválódik. Ez az üzemmód olyan zord környezetekhez alkalmas, ahol fontos az interferencia elleni védelem. Az ultrahangsugár csak egyszer haladja meg a jel távolságát.Ez a megoldás drága, mert két eszköz – egy adó és egy vevő – telepítését igényli.

A diffúziós módot adó és vevő biztosítja ugyanabban a házban. Egy ilyen telepítés költsége sokkal alacsonyabb, de a válaszidő hosszabb, mint az ellenkező módban.

Az érzékelési tartomány itt a tárgyra való beesési szögtől és a tárgy felületének tulajdonságaitól függ, mivel a sugárnak magáról az észlelt tárgy felületéről kell visszaverődnie.

Reflex mód esetén az adó és a vevő is ugyanabban a házban van, de az ultrahang sugarát immár a reflektor veri vissza.Az érzékelési tartományon belüli tárgyakat az ultrahangsugár által megtett távolság változásának mérésével és az abszorpció becslésével egyaránt észleli. vagy a visszavert jelben a visszaverődés elvesztése. Ezzel az érzékelőmóddal könnyen észlelhetők a hangelnyelő tárgyak, valamint a szögletes felületű tárgyak. Fontos feltétel, hogy a referencia reflektor helyzete ne változzon.

Egy másik lehetőség az infrahang ipari felhasználására ultrahangos hegesztés.