Ultragarsinis aptikimas dažniausiai naudojamas pramonėje, siekiant aptikti paslėptus takelius, metalų, kompozitų, plastikų, keramikos pertraukas ir nustatyti vandens lygį. Šiuo tikslu fizikos dėsniai, rodantys garso bangų sklidimą kietosiomis medžiagomis, buvo naudojami nuo tada, kai ultragarso jutikliai aptinka ne šviesą, o garsą.
Koks yra ultragarso aptikimo principas?
Apibrėžianti garso banga
Garsas yra mechaninė banga, einanti per terpę, kuri gali būti kieta, skysta ar dujinė. Garso bangos gali keliauti per terpes su tam tikru greičiu, priklausomai nuo sklidimo terpės. Aukšto dažnio garso bangos atsispindi nuo ribų ir sukuria išskirtinius aido modelius.
Garso bangų fizikos dėsniai
Garso bangos turi specifinius dažnius arba svyravimų skaičių per sekundę. Žmonės gali aptikti garsus nuo maždaug 20Hz iki 20KHz dažnių diapazone. Tačiau dažniausiai naudojamas dažnių diapazonas ultragarsinis aptikimas yra nuo 100 KHz iki 50 MHz. Ultragarso greitis tam tikru laiku ir temperatūroje terpėje yra pastovus.
W = C / F (arba) W = CT
Kur W = bangos ilgis
C = garso greitis terpėje
F = bangos dažnis
T = laikotarpis
Dažniausiuose ultragarsinio tyrimo metoduose naudojamos išilginės arba šlyties bangos. Išilginė banga yra suspaudimo banga, kurios metu dalelių judėjimas yra ta pačia sklidimo bangos kryptimi. Šlyties banga yra bangos judėjimas, kurio metu dalelės judėjimas yra statmenas sklidimo krypčiai. Ultragarso aptikimas įveda aukšto dažnio garso bangas į bandomąjį objektą, kad gautų informaciją apie objektą, jo jokiu būdu nepakeisdami ir nepažeisdami. Ultragarsiniu aptikimu matuojamos dvi vertės.
Laiko kiekis, reikalingas garsui sklisti per priimto signalo terpę ir amplitudę. Pagal greitį ir laiko storį galima apskaičiuoti.
Medžiagos storis = medžiagos garso greitis X kovos laikas
Bangos plitimo ir dalelių aptikimo keitikliai
Garso bangoms siųsti ir aidui priimti bus naudojami ultragarso jutikliai, paprastai vadinami siųstuvais-imtuvais arba davikliais. Jie veikia panašiu principu kaip radaras, kuris pavers elektros energiją į mechaninę energiją garso pavidalu ir atvirkščiai.
Dažniausiai naudojami keitikliai yra kontaktiniai davikliai, kampinio pluošto davikliai, uždelsimo linijos davikliai, panardinimo davikliai ir dviejų elementų davikliai. Kontaktiniai davikliai paprastai naudojami tuštumoms ir įtrūkimams nustatyti ant išorinio dalies paviršiaus, taip pat matuoti storį. Kampiniai pluošto keitikliai naudoja atspindžio ir režimo keitimo principą, kad bandomojoje medžiagoje atsirastų lūžusios šlyties ar išilginės bangos.
Vėlavimo linijos keitikliai yra vieno elemento išilginiai bangų keitikliai, naudojami kartu su keičiama vėlinimo linija. Viena iš uždelsimo linijos keitiklio pasirinkimo priežasčių yra ta, kad galima pagerinti beveik paviršiaus skiriamąją gebą. Vėlavimas leidžia elementui nustoti vibruoti prieš gaunant grįžtamąjį signalą iš reflektoriaus.
Pagrindiniai panardinamųjų daviklių privalumai, palyginti su kontaktiniais davikliais, yra vienodas sujungimas sumažina jautrumo svyravimus, sutrumpina nuskaitymo laiką ir padidina jautrumą mažiems reflektoriams.
Ultragarso jutiklių veikimas:
Kai ultragarso keitliui pritaikomas aukštos įtampos elektrinis impulsas, jis vibruoja per tam tikrą dažnių spektrą ir sukuria garso bangų pliūpsnį. Kai prieš ultragarso jutiklį ateina kokia nors kliūtis, garso bangos atsispindės aido forma ir generuos elektrinį impulsą. Jis apskaičiuoja laiką, praleistą tarp garso bangų siuntimo ir aido priėmimo. Norint nustatyti aptikto signalo būklę, aido modeliai bus lyginami su garso bangų modeliais.
3 Programos, susijusios su ultragarso aptikimu:
Kliūčių ar pertraukimų metaluose atstumas yra susijęs su garso bangų greičiu terpėje, per kurią praeina bangos, ir laiko, reikalingo aidui priimti. Taigi ultragarso aptikimas gali būti naudojamas atstumams tarp dalelių nustatyti, metalų pertraukimams nustatyti ir skysčio lygiui nustatyti.
- Ultragarsinis atstumo matavimas
Ultragarsiniai jutikliai naudojami atstumo matavimo programoms. Šios programėlės reguliariai perduoda trumpą ultragarso garso pliūpsnį tikslui, kuris atspindi garsą atgal į jutiklį. Tada sistema išmatuoja laiką, kada aidas grįžta prie jutiklio, ir apskaičiuoja atstumą iki taikinio, naudodamas garso greitį terpėje.
Pramoniniu požiūriu prieinamuose ultragarso valymo įrenginiuose naudojami įvairūs keitikliai. Ultragarsinis daviklis pritvirtinamas prie nerūdijančio plieno keptuvės, užpildytos tirpikliu, o ant jos pritvirtinama kvadratinė banga, skystyje suteikianti vibracijos energiją.
Ultragarsinis atstumo jutiklis
Ultragarso atstumo jutikliai matuoja atstumą, naudodami sonarą, iš įrenginio perduodamas ultragarsinis (gerokai viršijantis žmogaus klausos) taktą, o atstumas iki tikslo nustatomas matuojant laiką, reikalingą aidui grįžti. Ultragarso jutiklio išvestis yra kintamo pločio taktas, lyginamas su atstumu iki taikinio.
8 ultragarso atstumo jutiklio savybės:
- Maitinimo įtampa: 5V (DC).
- Maitinimo srovė: 15mA.
- Moduliacijos dažnis: 40Hz.
- Išėjimas: 0 - 5 V (išėjimas didelis, kai diapazone aptinkama kliūtis).
- Spindulio kampas: maks. 15 laipsnių.
- Atstumas: 2cm - 400cm.
- Tikslumas: 0,3 cm.
- Bendravimas: Teigiamas TTL impulsas.
Ultragarsinio atstumo jutiklio veikimas:
Ultragarso jutiklio modulį sudaro vienas siųstuvas ir vienas imtuvas. Siųstuvas gali perduoti 40 KHz ultragarso garsą, o maksimalus imtuvas suprojektuotas priimti tik 40 KHz garso bangas. Taigi imtuvo ultragarso jutiklis, laikomas šalia siųstuvo, gali priimti atspindėtą 40 KHz, kai modulis susiduria su bet kokia priekyje esančia kliūtimi. Taigi, kai tik kyla kliūčių prieš ultragarso modulį, jis apskaičiuoja laiką, kuris praeina nuo signalų siuntimo iki jų priėmimo, nes laikas ir atstumas yra susiję su garso bangomis, praeinančiomis per oro terpę, esant 343,2 m / sek. Gavusi signalą, MC programa, vykdoma, rodo duomenis, ty atstumą, išmatuotą LCD, susietame su mikrovaldikliu, cm.
Ultragarso atstumo jutiklio grandinė
Būdinga tai, kad robotikos programos yra labai populiarios, tačiau, jei to pageidaujate, šis produktas taip pat bus naudingas apsaugos sistemose arba kaip infraraudonųjų spindulių pakaitas.
- Ultragarsinis keitiklis vandens lygio nustatymui
Ultragarsinis aptikimas
Bekontakčio skysčio lygio valdiklio blokinė schema
bekontaktis skysčio lygio valdiklis
Aukščiau pateikta schema rodo bekontaktis skysčio lygio valdiklis šioje diagramoje ultragarso jutiklio modulis yra susietas su mikrovaldikliu. Kai cm atstumu išmatuotas lygio atstumas nukrenta žemiau nustatyto taško, siurblys pradeda veikti jutdamas išeinantį signalą ir priėmimo lygį, tenkantį ultragarso keitikliui, kuris tiekiamas į mikrovaldiklį. Kai mikrovaldiklis gauna signalą iš ultragarso keitiklio, jis įjungia relę per MOSFET, kuris įjungė arba išjungė siurblį.
- Ultragarsinis kliūčių aptikimas
Ultragarsiniai jutikliai naudojami nustatyti taikinius ir matuoti atstumą iki taikinių daugelyje robotizuotų perdirbimo gamyklų ir perdirbimo gamyklų. Jutiklius su įjungta arba išjungta skaitmenine išvestimi galima nustatyti objektų buvimui, o jutiklius su analoginiu išėjimu, kuris keičiasi atsižvelgiant į jutiklį iki tikslinio atskyrimo atstumo, galima įsigyti.
Ultragarsinis kliūčių jutiklis susideda iš ultragarso imtuvo ir siųstuvo, kurie veikia tuo pačiu dažniu, rinkinio. Tuomet, kai kažkas juda zonoje, užtikrinamas grandinės baudos poslinkis, paūmėja ir suveikia garsinis signalas / aliarmas.
Ultragarsinis kliūčių jutiklis
Funkcijos:
- Energijos suvartojimas 20mA
- Pulsinis bendravimas
- Siauras priėmimo kampas
- Pateikia tikslius bekontakčio atskyrimo įvertinimus nuo 2 cm iki 3 m
- Sprogimo taško šviesos diodas rodo progreso įvertinimus
- 3 kontaktų antraštė leidžia lengvai prisijungti naudojant servo kūrimo nuorodą
Specifikacijos:
- Maitinimas: 5V DC
- Ramybės srovė:<15mA
- Efektyvus kampas:<15°
- Pradinis atstumas: 2 cm - 350 cm
- Rezoliucija: 0,3 cm
- Išvesties ciklas: 50ms
Jutiklis aptinka objektus skleisdamas trumpą ultragarso seriją ir klausydamasis ekologinio. Valdomas pagrindinio mikrovaldiklio, jutiklis skleidžia trumpą 40 kHz sprogimą. Šis sprogimas veržiasi ar keliauja oru, pataikydamas į gaminį ir po to dar kartą atšoka prie jutiklio.
Jutiklis suteikia išėjimo impulsą pagrindiniam kompiuteriui, kuris baigsis aptikus aidą, todėl programa apskaičiuoja vieno impulso plotį kitam, kad gautų rezultatus objekto atstumu.
Dabar jūs supratote ultragarso aptikimo taikymą ir pagrindinę koncepciją, jei kyla klausimų šia tema ar dėl elektros ir bekontaktis skysčio lygio valdiklis palikite komentarų skiltį žemiau.
