Ultrazvočni senzorji

Ultrazvok, človek ne zaznava zvoka s frekvenco nad 16 kHz, vendar je hitrost njegovega širjenja v zraku znana in je 344 m / s. S podatki o hitrosti zvoka in času njegovega širjenja je mogoče izračunati natančno razdaljo, ki jo je prepotoval ultrazvočni val. Ta princip je osnova delovanja ultrazvočnih senzorjev.

Ultrazvočni senzorji se pogosto uporabljajo na različnih proizvodnih področjih in so na nek način univerzalno orodje za reševanje številnih problemov pri avtomatizaciji tehnoloških procesov. Takšni senzorji se uporabljajo za določanje razdalje in lokacije različnih predmetov.

Določanje nivoja tekočine (na primer poraba goriva v transportu), zaznavanje nalepk, vključno s prozornimi, spremljanje gibanja predmeta, merjenje razdalje — to so le nekatere od možnih aplikacij ultrazvočnih senzorjev.

Praviloma je v proizvodnji veliko virov kontaminacije, ki lahko postanejo problem za številne mehanizme, vendar se ultrazvočni senzor zaradi posebnosti svojega delovanja absolutno ne boji kontaminacije, saj ohišje senzorja, če je potrebno, je mogoče zanesljivo zaščititi pred možnimi mehanskimi vplivi.

Ultrazvočni senzor ima v svoji zasnovi piezoelektrični pretvornik, ki je hkrati oddajnik in sprejemnik. Piezoelektrični pretvornik oddaja niz zvočnih impulzov, nato sprejme odmev in pretvori signal v napetost, ki se napaja v krmilnik. Več o uporabi v tehnologiji preberite tukaj. piezoelektrični učinek.

Ultrazvočna frekvenca se giblje od 65 kHz do 400 kHz, odvisno od tipa pretvornika, hitrost ponavljanja impulza pa med 14 Hz in 140 Hz. Krmilnik obdela podatke in izračuna razdaljo do objekta.

Aktivno območje ultrazvočnega senzorja je delovno območje zaznavanja. Obseg zaznavanja To je razdalja, znotraj katere lahko ultrazvočni pretvornik zazna predmet, ne glede na to, ali se predmet približuje zaznavalnemu elementu v aksialni smeri ali se premika skozi zvočni stožec.

Obstajajo trije glavni načini delovanja ultrazvočnih senzorjev: nasprotni način, difuzijski način in refleksni način.

Za nasprotni način sta značilni dve ločeni napravi, oddajnik in sprejemnik, ki sta nameščeni drug nasproti drugega. Če ultrazvočni žarek prekine predmet, se aktivira izhod. Ta način je primeren za težka okolja, kjer je pomembna odpornost na motnje. Ultrazvočni žarek prepotuje razdaljo signala samo enkrat.Ta rešitev je draga, ker zahteva namestitev dveh naprav — oddajnika in sprejemnika.

Način difuzije, ki ga zagotavljata oddajnik in sprejemnik v istem ohišju. Stroški takšne namestitve so veliko nižji, vendar je odzivni čas daljši kot v nasprotnem načinu.

Domet zaznavanja je pri tem odvisen od vpadnega kota na predmet in od lastnosti površine predmeta, saj se mora žarek odbiti od površine samega zaznanega predmeta.

Za refleksni način sta tudi oddajnik in sprejemnik v istem ohišju, vendar ultrazvočni žarek zdaj odbije reflektor. Predmeti v območju zaznavanja se zaznajo tako z merjenjem sprememb razdalje, ki jo prepotuje ultrazvočni žarek, kot z oceno absorpcije ali izguba odboja v odbitem signalu. Predmeti, ki absorbirajo zvok, in predmeti z oglatimi površinami so zlahka zaznani s tem senzorskim načinom. Pomemben pogoj je, da se položaj referenčnega reflektorja ne spremeni.

Druga možnost uporabe infrazvoka v industriji je ultrazvočno varjenje.