Ultragarsiniai jutikliai
Ultragarsas, žmogus nesuvokia garso, kurio dažnis didesnis nei 16 kHz, tačiau žinomas jo sklidimo ore greitis yra 344 m/s. Turint duomenis apie garso greitį ir jo sklidimo laiką, galima apskaičiuoti tikslų atstumą, kurį nukeliavo ultragarso banga. Šis principas yra ultragarsinių jutiklių veikimo pagrindas.
Ultragarsiniai jutikliai plačiai naudojami įvairiose gamybos srityse ir tam tikru būdu yra universalus įrankis sprendžiant daugelį technologinių procesų automatizavimo problemų. Tokie jutikliai naudojami įvairių objektų atstumui ir vietai nustatyti.
Skysčio lygio nustatymas (pavyzdžiui, kuro sąnaudos transporte), etikečių, įskaitant skaidrias, aptikimas, objekto judėjimo stebėjimas, atstumo matavimas – tai tik keletas galimų ultragarsinių jutiklių pritaikymo būdų.
Paprastai gamyboje yra daug taršos šaltinių, kurie gali tapti daugelio mechanizmų problema, tačiau ultragarsinis jutiklis dėl savo veikimo ypatumų visiškai nebijo užteršimo, nes jutiklio korpusas, jei reikia, gali būti patikimai apsaugoti nuo galimo mechaninio poveikio.
Ultragarsinio jutiklio konstrukcijoje yra pjezoelektrinis keitiklis, kuris yra ir emiteris, ir imtuvas. Pjezoelektrinis keitiklis skleidžia garso impulsų seriją, tada priima aidą ir paverčia signalą į įtampą, kuri tiekiama į valdiklį. Daugiau apie naudojimą technologijose skaitykite čia. pjezoelektrinis efektas.
Ultragarso dažnis svyruoja nuo 65 kHz iki 400 kHz, priklausomai nuo keitiklio tipo, o impulsų pasikartojimo dažnis yra nuo 14 Hz iki 140 Hz. Valdiklis apdoroja duomenis ir apskaičiuoja atstumą iki objekto.
Aktyvus ultragarso jutiklio diapazonas yra darbinis aptikimo diapazonas. Aptikimo diapazonas Tai atstumas, per kurį ultragarsinis keitiklis gali aptikti objektą, neatsižvelgiant į tai, ar objektas artėja prie jutiklio elemento ašine kryptimi, ar juda garso kūgiu.
Yra trys pagrindiniai ultragarsinių jutiklių veikimo režimai: priešingas režimas, difuzijos režimas ir refleksinis režimas.
Priešingam režimui būdingi du atskiri įrenginiai, siųstuvas ir imtuvas, kurie sumontuoti vienas priešais kitą. Jei ultragarso spindulį pertraukia koks nors objektas, išėjimas suaktyvinamas. Šis režimas tinka atšiaurioms aplinkoms, kur svarbus atsparumas trukdžiams. Ultragarso spindulys signalo atstumą nukeliauja tik vieną kartą.Šis sprendimas brangus, nes reikia įrengti du įrenginius – siųstuvą ir imtuvą.
Difuzijos režimą užtikrina siųstuvas ir imtuvas tame pačiame korpuse. Tokio įrenginio kaina yra daug mažesnė, tačiau atsako laikas yra ilgesnis nei priešingu režimu.
Aptikimo diapazonas čia priklauso nuo kritimo kampo į objektą ir nuo objekto paviršiaus savybių, nes spindulys turi atsispindėti nuo paties aptikto objekto paviršiaus.
Refleksiniam režimui siųstuvas ir imtuvas taip pat yra tame pačiame korpuse, tačiau ultragarso spindulį dabar atspindi reflektorius.Aptikimo diapazone esantys objektai aptinkami tiek matuojant ultragarso spindulio nuvažiuojamo atstumo pokyčius, tiek įvertinant sugertį arba atspindžio praradimas atspindėtame signale. Šiuo jutiklio režimu lengvai aptinkami garsą sugeriantys objektai, taip pat objektai su kampiniais paviršiais. Svarbi sąlyga, kad etaloninio reflektoriaus padėtis nesikeistų.
Kitas infragarso panaudojimo pramonėje variantas yra ultragarsinis suvirinimas.