超音波範囲の原理

Ultrasonic Rangingは、音波を使用して2つのオブジェクト間の距離を決定するテクノロジーです。自動車、ヘルスケア、ロボット工学など、さまざまな業界で重要なツールになりました。この記事の目的は、超音波範囲の原則とその応用の包括的な説明を提供することです。

超音波範囲とは何ですか？

Ultrasonic Rangingは、高周波音波を使用して2つのオブジェクト間の距離を決定する手法です。トランスデューサーから超音波波を送信し、オブジェクトを押した後に波が跳ね返るまでの時間を測定することで機能します。波が戻るのにかかる時間は、トランスデューサーとオブジェクト間の距離を計算するために使用されます。単一のトランスデューサーセンサーやデュアルトランスデューサーセンサーなど、さまざまな種類の超音波センサーがあります。

超音波範囲の作業原則

超音波範囲の原理は、音波の物理学に基づいています。超音波がトランスデューサーから送信されると、空気中を移動してオブジェクトに到達します。その後、波はトランスデューサーに戻り、波が戻るのにかかる時間が測定されます。この時間は、トランスデューサーとオブジェクト間の距離を計算するために使用されます。

トランスデューサーは、超音波範囲において重要な役割を果たします。超音波の送信と受信の両方を担当します。トランスデューサーは、電気信号を機械的振動に変換し、それが超音波波として伝達されます。波がオブジェクトに当たってバウンスすると、トランスデューサーは波を受け取り、それを電気信号に変換します。

超音波範囲の利点と制限

超音波範囲には、他の範囲のテクノロジーよりもいくつかの利点があります。これは非接触です。つまり、物理的に触れることなくオブジェクト間の距離を測定するために使用できます。また、正確であり、長距離でも正確な測定値を提供します。

ただし、超音波範囲にもいくつかの制限があります。温度、空気圧、湿度などの環境要因の影響を受けます。また、固体オブジェクトに浸透することはできません。つまり、別のオブジェクトの背後にあるオブジェクトまでの距離を測定することはできません。これにより、特定のアプリケーションでの有用性が制限される可能性があります。

レーザー範囲や赤外線範囲などの他の範囲の技術と比較して、超音波範囲は比較的安価で実装が簡単です。これにより、幅広いアプリケーションに人気のある選択肢になります。

超音波範囲のアプリケーション

Ultrasonic Rangingは、自動車、ヘルスケア、ロボット工学など、さまざまな業界で使用されています。自動車産業では、超音波範囲が車両の距離測定と障害物の検出に使用されます。これにより、車両は衝突を回避し、安全に駐車することができます。

ヘルスケア業界では、超音波範囲が非侵襲的なイメージングと内臓間の距離の測定に使用されます。これにより、医療専門家は侵襲的な処置を必要とせずに患者を診断および治療することができます。

ロボット工学の分野では、超音波範囲がナビゲーションと障害物の回避に使用されます。超音波センサーを装備したロボットは、複雑な環境をナビゲートし、障害物を回避し、それらをより効果的かつ効率的にすることができます。

超音波範囲の未来

超音波範囲の分野は急速に進化しており、新しい進歩は常に行われています。将来的には、超音波範囲がさらに多くの産業やアプリケーションに統合される可能性があります。

超音波範囲の潜在的な将来の適用の1つは、自動運転車の分野にあります。自動運転車は、安全にナビゲートするために、非常に正確で信頼性の高い距離測定システムが必要です。超音波範囲は、これにおいて重要な役割を果たす可能性があり、自動運転車が安全に動作できるようにするために必要な距離測定を提供します。

超音波範囲のもう1つの潜在的な応用は、産業自動化の分野にあります。効率的で費用対効果の高い自動化システムに対する需要の増加に伴い、超音波範囲は、産業ロボットに正確で信頼できる測定値を提供する上で重要な役割を果たす可能性があります。

結論

結論として、Ultrasonic Rangingは、高周波の音波を使用して2つのオブジェクト間の距離を決定する技術です。自動車、ヘルスケア、ロボット工学など、さまざまな業界で重要なツールになりました。超音波範囲の原理は、音波の物理学に基づいており、超音波トランスデューサを使用することで可能になります。超音波範囲にはいくつかの制限がありますが、いくつかの利点もあり、幅広いアプリケーションに人気のある選択肢となっています。超音波範囲の未来は明るく見え、地平線上に新しい進歩と潜在的な用途があります。

人間の耳が聞くことができる音波周波数は20Hz〜20kHzです。周波数が20kHzを超えると、人間の耳はそれを聞くことができません。したがって、20kHz 'Ultrasonic Wave 'を超える周波数で音波を呼び出します。

超音波には強い指向性があり、空気中を長距離移動します。障害に遭遇すると反映されます。したがって、人々はしばしば距離測定に超音波を使用します。

超音波距離測定の最も一般的な方法は、エコー検出方法です。超音波送信機は、特定の方向に超音波波を放出します。排出と同時に、タイマーがタイミングを開始します。超音波受信機は、反射された超音波波を受信するとすぐにタイミングを停止します。空気中の超音波波の伝播速度は340m/sです。タイマーによって記録された時間によると、排出点から障害物面までの距離を計算できます。

超音波センサーの主なパフォーマンスインジケーターには次のものがあります。

（1）動作周波数。作業周波数は、圧電チップの共振周波数です。 2つの端に適用されるAC電圧の周波数がチップの共振周波数に等しい場合、出力エネルギーは最大であり、感度も最高です。

（2）作業温度。圧電材料の距離ポイントは一般的に比較的高いため、特に診断用の超音波プローブは小さな出力を使用するため、作業温度は比較的低く、失敗なく長時間機能する可能性があります。治療で使用される超音波プローブの温度は比較的高く、別の冷却装置が必要です。

（3）感度。それは主に製造チップ自体に依存し、電気機械的結合係数は大きく、感度が高くなります。

科学技術の急速な発展に伴い、超音波センサーの適用を見つけることは難しくありません。たとえば、反転レーダーは超音波波を使用して距離を測定し、駐車と障害物の回避の機能を実現します。 Manorshiのエンジニア は、3つの超音波センサーMSW-A1458H09TR、MSW-A1440H09TR、およびMSW-A1840H12TRを推奨しています。彼らは良好な安定性、高感度、高精度を持っており、市場に好評を博しています。