Punkty, na które należy zwrócić uwagę, wybierając czujnik ultradźwiękowy

Wybór odpowiedniego czujnika ultradźwiękowego może być zniechęcającym zadaniem, szczególnie z mnóstwem opcji dostępnych na rynku. Czujniki ultradźwiękowe to urządzenia, które wykorzystują fale dźwiękowe do wykrywania i mierzenia odległości, co czyni je idealnymi do różnych aplikacji, takich jak robotyka, systemy motoryzacyjne i automatyzacja przemysłowa. Ten artykuł ma na celu poprowadzenie Cię przez niezbędne punkty, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze ultradźwiękowego czujnika oddziału dla twojego projektu.

Rodzaje czujników ultradźwiękowych

Czujniki ultradźwiękowe można ogólnie podzielić na dwie kategorie:

• Czujniki wykrywania bliskości:

  Czujniki te wykrywają obecność obiektu w określonym zakresie bez pomiaru dokładnej odległości.

• Czujniki pomiaru odległości:

  Czujniki te dokładnie mierzą odległość do obiektu i zapewniają wyjście w postaci danych odległości.

  
  

Kryteria wyboru czujników ultradźwiękowych

Wybór odpowiedniego czujnika ultradźwiękowego zależy od konkretnych wymagań projektu. Zrozumienie różnych czynników, które wpływają na wyniki czujnika, pomoże ci podjąć świadomą decyzję.

Czynniki do rozważenia

Aby wybrać odpowiedni czujnik ultradźwiękowy, rozważ następujące czynniki:

1. Zakres wykrywania: Zakres wykrywania odnosi się do minimalnych i maksymalnych odległości, w których czujnik może dokładnie wykryć obiekty. Wybierz czujnik z zakresem wykrywania, który odpowiada wymaganiom aplikacji.

2. Dokładność i rozdzielczość: Dokładność reprezentuje, w jaki sposób pomiar czujnika odpowiada rzeczywistej odległości, podczas gdy rozdzielczość odnosi się do najmniejszej wykrywalnej zmiany odległości. Rozważ czujnik o wysokiej dokładności i rozdzielczości dla zastosowań, które wymagają precyzyjnych pomiarów.

3. Kąt wiązki: kąt wiązki to szerokość stożka dźwiękowego emitowanego przez czujnik. Wąski kąt wiązki zapewnia lepszą dyskryminację obiektu i dłuższy zakres wykrywania, a szerszy kąt wiązki zwiększa pole widzenia czujnika. Wybierz kąt wiązki, który najlepiej pasuje do Twojej aplikacji.

4. Czynniki środowiskowe: temperatura, wilgotność i ciśnienie powietrza mogą wpływać na wydajność czujników ultradźwiękowych. Wybierz czujnik, który może niezawodnie działać w warunkach środowiskowych aplikacji.

5. Częstotliwość: Częstotliwość czujnika ultradźwiękowego określa prędkość propagacji dźwięku i rozdzielczość pomiaru. Wyższe częstotliwości oferują lepszą rozdzielczość, ale mają krótszy zakres wykrywania, podczas gdy niższe częstotliwości zapewniają dłuższy zasięg o niższej rozdzielczości. Wybierz czujnik z odpowiednią częstotliwością dla aplikacji.

6. Czas reakcji: Czas reakcji to czas potrzebny przez czujnik na aktualizację wyjścia po wykryciu zmiany odległości. Szybsze czasy reakcji są niezbędne dla zastosowań wymagających pomiarów w czasie rzeczywistym, takich jak unikanie przeszkód w robotyce.

7. Typ wyjściowy: Czujniki ultradźwiękowe mogą mieć wyjścia analogowe, cyfrowe lub szeregowe. Wybierz czujnik z typem wyjściowym kompatybilnym z wymaganiami systemu.

8. Opcje montażu: Rozważ dostępne opcje montażu i upewnij się, że czujnik można łatwo zainstalować w pożądanej lokalizacji.

9. Zużycie energii: Zużycie energii jest istotnym czynnikiem dla zastosowań zasilanych baterią. Wybierz czujnik o niskim zużyciu energii, aby wydłużyć żywotność baterii i zminimalizować zużycie energii.

   
   

Typowe zastosowania

Czujniki ultradźwiękowe są szeroko stosowane w różnych branżach i zastosowaniach, w tym:

1. Robotyka: wykrywanie i unikanie przeszkód, pomiar odległości i nawigacja.

2. Systemy motoryzacyjne: pomoc parkingowa, wykrywanie martwych punktów i unikanie kolizji.

3. Automatyzacja przemysłowa: kontrola poziomu, wykrywanie obiektów i obsługa materiałów.

4. Systemy bezpieczeństwa: wykrywanie włamań, kontrola dostępu i monitorowanie obwodowe.

5. Urządzenia medyczne: monitorowanie poziomu płynu i pomiar prędkości przepływu.

Wniosek

Wybór odpowiedniego czujnika ultradźwiękowego ma kluczowe znaczenie dla sukcesu twojego projektu. Rozważając takie czynniki, jak zakres wykrywania, dokładność, rozdzielczość, kąt wiązki, czynniki środowiskowe, częstotliwość, czas reakcji, rodzaj wyjścia, opcje montażu i zużycie energii, możesz podjąć świadomą decyzję i wybrać najlepszy czujnik dla Twojej aplikacji.

FAQ

1. Czy czujniki ultradźwiękowe mogą wykryć wszystkie rodzaje materiałów? Czujniki ultradźwiękowe mogą wykrywać większość materiałów, ale ich wydajność może się różnić w zależności od składu materiału, tekstury powierzchni i geometrii. Ogólnie rzecz biorąc, twarde i płaskie powierzchnie zapewniają lepsze odbicia fal ultradźwiękowych.

   
   

2. Jak temperatura wpływa na wydajność czujników ultradźwiękowych? Temperatura wpływa na prędkość dźwięku w powietrzu, co może wpływać na dokładność pomiarów odległości. Niektóre czujniki ultradźwiękowe mają wbudowaną kompensację temperatury, aby zachować dokładność w różnych temperaturach.

   
   

3. Jaka jest różnica między czujnikami ultradźwiękowymi a czujnikami podczerwieni do pomiaru odległości? Czujniki ultradźwiękowe wykorzystują fale dźwiękowe do pomiaru odległości, a czujniki podczerwieni polegają na falach światła. Czujniki ultradźwiękowe są na ogół dokładniejsze i mniej wpływowe czynniki środowiskowe, takie jak światło otoczenia lub kolor, podczas gdy czujniki podczerwieni mogą mieć szybsze czasy reakcji.

   
   

4. Czy czujniki ultradźwiękowe są odpowiednie do zastosowań na zewnątrz? Czujniki ultradźwiękowe mogą być stosowane na zewnątrz, ale na ich wydajność mogą mieć wpływ na czynniki środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność i ciśnienie powietrza. Upewnij się, że wybrany czujnik jest oceniany do użytku na zewnątrz i może wytrzymać określone warunki środowiskowe aplikacji.

   
   

5. Czy czujniki ultradźwiękowe wymagają linii wzroku do wykrywania obiektów? Tak, czujniki ultradźwiękowe wymagają wyraźnej linii wzroku do wykrywania obiektów, ponieważ fale dźwiękowe muszą podróżować bezpośrednio do obiektu i z powrotem do czujnika. Utwory między czujnikiem a obiektem mogą powodować niedokładne odczyty lub fałszywe wykrycia.

Zasada i struktura współczesnych czujników ultradźwiękowych różnią się znacznie. Jak rozsądnie wybrać czujnik według określonego celu pomiaru, obiekt pomiarowy i środowisko pomiarowe jest pierwszym problemem, który można rozwiązać podczas wykonywania określonej ilości pomiaru. Po ustaleniu czujnika ultradźwiękowego można określić metodę pomiaru dopasowania i sprzęt pomiarowy. Sukces lub niepowodzenie wyników pomiaru zależy w dużej mierze od tego, czy wybór czujników ultradźwiękowych jest rozsądny. W tym artykule przedstawiono głównie kilka parametrów, które są na ogół zauważane przy wyborze czujnika ultradźwiękowego, wyłącznie dla odniesienia.

1) Określić rodzaj czujnika ultradźwiękowego (dalej czujnik zastąpi czujnik ultradźwiękowy) zgodnie z obiektem pomiarowym i środowiskiem pomiarowym

   Aby wykonać określone prace pomiarowe, musimy najpierw zastanowić się, jaka zasada służy do rozwiązania tego problemu, który należy ustalić po przeanalizowaniu wielu czynników. Ponieważ nawet przy pomiarze tej samej ilości fizycznej istnieje wiele zasad do wyboru, która zasada czujnika jest bardziej odpowiednia, należy rozważyć następujące konkretne problemy zgodnie z charakterystykami zmierzonego i warunków użycia czujnika: wielkość zakresu; Wymagania zmierzonej pozycji objętości czujnika; czy metoda pomiaru jest kontaktowa, czy bez kontaktu; Metoda ekstrakcji sygnału, pomiar przewodowy lub bezkontaktowy; Źródło czujnika, niezależnie od tego, czy jest on krajowy, czy importowany, niezależnie od tego, czy cena może nosić, czy rozwinąć się sama. Po rozważeniu powyższych problemów możesz określić, jaki rodzaj czujnika wybrać, a następnie rozważyć określone wskaźniki wydajności czujnika.

2) Wybór czułości czujnika ultradźwiękowego

   Zasadniczo w liniowym zakresie czujnika, im wyższa czułość czujnika, tym lepiej. Ponieważ tylko wtedy, gdy czułość jest wysoka, wartość sygnału wyjściowego odpowiadającego zmierzonej zmianie jest stosunkowo duża, co sprzyja sygnałowi. Należy jednak zauważyć, że czułość czujnika jest wysoka, a szum zewnętrzny, który nie jest związany z pomiarem, jest również łatwo mieszany, a system amplifikacji będzie również wzmacniany, co wpływa na dokładność pomiaru. Dlatego konieczne jest, aby sam czujnik miał wysoki stosunek sygnału do szumu, aby zminimalizować sygnały zakłóceń wprowadzone z zewnątrz. Czułość czujnika jest kierunkowa. Gdy zmierzona wartość jest pojedynczym wektorem, a kierunkowość jest wysoka, należy wybrać czujnik o niskiej czułości w innych kierunkach. Jeśli zmierzona wartość jest wektorem wielowymiarowym, im mniejsza wrażliwość czujnika, tym lepiej.

3) Charakterystyka odpowiedzi częstotliwościowej czujników ultradźwiękowych

   Charakterystyka odpowiedzi częstotliwościowej czujnika określa zakres częstotliwości. Musi zachować niezakłócone warunki pomiarowe w dopuszczalnym zakresie częstotliwości. W rzeczywistości odpowiedź czujnika zawsze ma pewne opóźnienie. Im krótszy czas opóźnienia, tym lepiej. Odpowiedź częstotliwości czujnika jest wysoka, a zakres częstotliwości mierzalnego sygnału jest szeroki. Jednak ze względu na wpływ cech strukturalnych bezwładność układu mechanicznego jest duża. Częstotliwość mierzalnego sygnału czujnika o niskiej częstotliwości jest niska. W dynamicznym pomiarze charakterystyka odpowiedzi powinna być oparta na charakterystyce sygnału (stan ustalony, przejściowy, losowy itp.), Aby uniknąć nadmiernych błędów pożarowych

4) liniowy zakres czujnika ultradźwiękowego

   Zakres liniowy czujnika odnosi się do zakresu, w którym wyjście jest proporcjonalne do wejścia. Teoretycznie w tym zakresie wrażliwość pozostaje stała. Im szerszy zakres liniowy czujnika, tym większy zakres i może zapewnić pewną dokładność pomiaru. Wybierając czujnik, gdy określony jest rodzaj czujnika, najpierw konieczne jest sprawdzenie, czy jego zakres spełnia wymagania. Ale w rzeczywistości żaden czujnik nie może zagwarantować absolutnej liniowości, a jego liniowość jest również względna. Gdy wymagana dokładność pomiaru jest stosunkowo niska, w określonym zakresie czujnik z niewielkim błędem nieliniowym można uznać za liniowe, co przyniesie dużą wygodę do pomiaru.

5) Stabilność czujnika ultradźwiękowego

   Po tym, jak czujnik jest używany przez pewien czas, jego zdolność do utrzymania jego wydajności niezmieniona nazywa się stabilnością. Oprócz struktury samego czujnika, czynniki wpływające na długoterminową stabilność czujnika są głównie środowiskiem używania czujnika (środowisko użytkowania jest bardzo ważnym ogniwem. Aby dokładnie wybrać czujnik ultradźwiękowy, skontaktuj się z personelem naszej firmy). Dlatego, aby czujnik miał dobrą stabilność, czujnik musi mieć silną zdolność dostosowywania się do środowiska. Przed wybraniem czujnika należy zbadać środowisko, w którym jest używane, a odpowiedni czujnik należy wybrać zgodnie z konkretnym środowiskiem użytkowania lub należy podjąć odpowiednie środki w celu zmniejszenia wpływu na środowisko. Istnieją wskaźniki ilościowe stabilności czujnika. Po przekroczeniu okresu użytkowania kalibracja powinna zostać ponownie skinięta przed użyciem w celu ustalenia, czy wydajność czujnika zmieniła się. W niektórych sytuacjach, w których czujnik może być używany przez długi czas i nie można go łatwo wymienić lub skalibrować, stabilność wybranego czujnika jest bardziej rygorystyczna i musi być w stanie wytrzymać test przez długi czas.

Specyfikacja

6) Dokładność czujnika ultradźwiękowego

   Dokładność jest ważnym wskaźnikiem wydajności czujnika, jest ważnym ogniwem związanym z dokładnością pomiaru całego systemu pomiarowego. Im wyższa dokładność czujnika, tym droższy jest. Dlatego, dopóki dokładność czujnika spełnia wymagania dokładności całego systemu pomiarowego, nie musi być zbyt wysoki. W ten sposób można wybrać tańszy i prostszy czujnik wśród wielu czujników, które spełniają ten sam cel pomiarowy. Jeśli celem pomiaru jest analiza jakościowa, użyj czujnika o dużej dokładności powtarzania. Nie należy użyć czujnika o wysokiej dokładności wartości bezwzględnej. Jeśli dotyczy to analizy ilościowej, należy uzyskać dokładne wartości pomiaru, a czujnik o poziomie dokładności, który spełnia wymagania, należy wybrać.