Αισθητήρες υπερήχων
Υπέρηχος, ένα άτομο δεν αντιλαμβάνεται ήχο με συχνότητα πάνω από 16 kHz, ωστόσο, η ταχύτητα διάδοσής του στον αέρα είναι γνωστή και είναι 344 m / s. Με δεδομένα για την ταχύτητα του ήχου και το χρόνο διάδοσής του, είναι δυνατό να υπολογιστεί η ακριβής απόσταση που έχει διανύσει το κύμα υπερήχων. Αυτή η αρχή είναι η βάση της λειτουργίας των αισθητήρων υπερήχων.
Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς παραγωγής και κατά κάποιο τρόπο αποτελούν ένα καθολικό εργαλείο για την επίλυση πολλών προβλημάτων στην αυτοματοποίηση των τεχνολογικών διαδικασιών. Τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της απόστασης και της θέσης διαφόρων αντικειμένων.
Προσδιορισμός της στάθμης ενός υγρού (για παράδειγμα, κατανάλωση καυσίμου στη μεταφορά), ανίχνευση ετικετών, συμπεριλαμβανομένων διαφανών, παρακολούθηση της κίνησης ενός αντικειμένου, μέτρηση απόστασης — αυτές είναι μερικές μόνο από τις πιθανές εφαρμογές των αισθητήρων υπερήχων.
Κατά κανόνα, υπάρχουν πολλές πηγές μόλυνσης στην παραγωγή, οι οποίες μπορεί να αποτελέσουν πρόβλημα για πολλούς μηχανισμούς, αλλά ο αισθητήρας υπερήχων, λόγω των ιδιαιτεροτήτων της λειτουργίας του, δεν φοβάται απολύτως τη μόλυνση, καθώς το περίβλημα του αισθητήρα, εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να προστατεύεται αξιόπιστα από πιθανές μηχανικές επιδράσεις.
Ο αισθητήρας υπερήχων περιέχει στο σχεδιασμό του έναν πιεζοηλεκτρικό μορφοτροπέα, ο οποίος είναι ταυτόχρονα πομπός και δέκτης. Ο πιεζοηλεκτρικός μορφοτροπέας εκπέμπει μια σειρά ηχητικών παλμών, στη συνέχεια λαμβάνει την ηχώ και μετατρέπει το σήμα σε τάση που τροφοδοτείται στον ελεγκτή. Διαβάστε περισσότερα για τη χρήση στην τεχνολογία εδώ. πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο.
Η συχνότητα υπερήχων κυμαίνεται από 65 kHz έως 400 kHz, ανάλογα με τον τύπο του μορφοτροπέα, και ο ρυθμός επανάληψης παλμού είναι μεταξύ 14 Hz και 140 Hz. Ο ελεγκτής επεξεργάζεται τα δεδομένα και υπολογίζει την απόσταση από το αντικείμενο.
Το ενεργό εύρος του αισθητήρα υπερήχων είναι το εύρος ανίχνευσης εργασίας. Εύρος ανίχνευσης Αυτή είναι η απόσταση εντός της οποίας ο μορφοτροπέας υπερήχων μπορεί να ανιχνεύσει ένα αντικείμενο, ανεξάρτητα από το εάν το αντικείμενο πλησιάζει το αισθητήριο στοιχείο σε αξονική κατεύθυνση ή κινείται μέσω του κώνου ήχου.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τρόποι λειτουργίας των αισθητήρων υπερήχων: η αντίθετη λειτουργία, η λειτουργία διάχυσης και η λειτουργία αντανακλαστικών.
Για την αντίθετη λειτουργία που χαρακτηρίζεται από δύο ξεχωριστές συσκευές, έναν πομπό και έναν δέκτη, οι οποίες είναι τοποθετημένες η μία απέναντι από την άλλη. Εάν η δέσμη υπερήχων διακοπεί από ένα αντικείμενο, η έξοδος ενεργοποιείται. Αυτή η λειτουργία είναι κατάλληλη για σκληρά περιβάλλοντα όπου η ασυλία στις παρεμβολές είναι σημαντική. Η δέσμη υπερήχων διανύει την απόσταση σήματος μόνο μία φορά.Αυτή η λύση είναι ακριβή επειδή απαιτεί την εγκατάσταση δύο συσκευών — ενός πομπού και ενός δέκτη.
Λειτουργία διάχυσης που παρέχεται από πομπό και δέκτη στο ίδιο περίβλημα. Το κόστος μιας τέτοιας εγκατάστασης είναι πολύ χαμηλότερο, αλλά ο χρόνος απόκρισης είναι μεγαλύτερος από τον αντίθετο τρόπο λειτουργίας.
Το εύρος ανίχνευσης εδώ εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης στο αντικείμενο και από τις ιδιότητες της επιφάνειας του αντικειμένου, καθώς η δέσμη πρέπει να ανακλάται από την επιφάνεια του ίδιου του αντικειμένου που ανιχνεύεται.
Για τη λειτουργία αντανακλαστικού, ο πομπός και ο δέκτης βρίσκονται επίσης στο ίδιο περίβλημα, αλλά η δέσμη υπερήχων ανακλάται πλέον από τον ανακλαστήρα. Τα αντικείμενα εντός του εύρους ανίχνευσης ανιχνεύονται τόσο με τη μέτρηση των αλλαγών στην απόσταση που διανύει η δέσμη υπερήχων όσο και με την εκτίμηση της απορρόφησης ή απώλεια ανάκλασης στο ανακλώμενο σήμα. Ηχοαπορροφητικά αντικείμενα, καθώς και αντικείμενα με γωνιακές επιφάνειες, εντοπίζονται εύκολα με αυτήν τη λειτουργία αισθητήρα. Μια σημαντική προϋπόθεση είναι να μην αλλάζει η θέση του ανακλαστήρα αναφοράς.
Μια άλλη επιλογή για τη χρήση υπερήχων στη βιομηχανία είναι συγκόλληση με υπερήχους.