เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

อัลตร้าซาวด์บุคคลไม่รับรู้เสียงที่มีความถี่สูงกว่า 16 kHz อย่างไรก็ตามความเร็วของการแพร่กระจายในอากาศนั้นเป็นที่รู้จักและอยู่ที่ 344 m / s ด้วยข้อมูลเกี่ยวกับความเร็วของเสียงและเวลาในการแพร่กระจาย จึงเป็นไปได้ที่จะคำนวณระยะทางที่แน่นอนที่คลื่นอัลตราซาวนด์เดินทาง หลักการนี้เป็นพื้นฐานของการทำงานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นที่การผลิตต่างๆ และในทางใดทางหนึ่งก็เป็นเครื่องมือสากลสำหรับการแก้ปัญหาต่างๆ ในระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางเทคโนโลยี เซ็นเซอร์ดังกล่าวใช้เพื่อกำหนดระยะทางและตำแหน่งของวัตถุต่างๆ

การกำหนดระดับของของเหลว (เช่น การใช้เชื้อเพลิงในการขนส่ง) การตรวจจับฉลาก รวมถึงฉลากแบบโปร่งใส การเฝ้าติดตามการเคลื่อนไหวของวัตถุ การวัดระยะทาง — สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงบางส่วนของการใช้งานที่เป็นไปได้ของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

ตามกฎแล้วมีแหล่งที่มาของการปนเปื้อนมากมายในการผลิตซึ่งอาจกลายเป็นปัญหาสำหรับกลไกต่าง ๆ ได้ แต่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเนื่องจากลักษณะเฉพาะของการทำงานจึงไม่กลัวการปนเปื้อนอย่างแน่นอน เนื่องจากตัวเรือนเซ็นเซอร์หากจำเป็น สามารถป้องกันได้อย่างน่าเชื่อถือจากอิทธิพลทางกลที่เป็นไปได้

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีการออกแบบตัวแปลงสัญญาณแบบเพียโซอิเล็กทริก ซึ่งเป็นทั้งตัวส่งสัญญาณและตัวรับ ตัวแปลงสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกปล่อยพัลส์เสียงเป็นชุด จากนั้นรับเสียงสะท้อนและแปลงสัญญาณเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนไปยังตัวควบคุม อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีได้ที่นี่ ผลเพียโซอิเล็กทริก.

ช่วงความถี่อัลตราโซนิกตั้งแต่ 65 kHz ถึง 400 kHz ขึ้นอยู่กับประเภทของทรานสดิวเซอร์ และอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์อยู่ระหว่าง 14 Hz ถึง 140 Hz ตัวควบคุมจะประมวลผลข้อมูลและคำนวณระยะทางไปยังวัตถุ

ช่วงที่ใช้งานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกคือช่วงการตรวจจับการทำงาน ระยะการตรวจจับ นี่คือระยะภายในที่ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกสามารถตรวจจับวัตถุได้ โดยไม่คำนึงว่าวัตถุจะเข้าใกล้องค์ประกอบการตรวจจับในทิศทางตามแนวแกนหรือเคลื่อนผ่านกรวยเสียงหรือไม่

การทำงานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีสามโหมดหลัก ได้แก่ โหมดตรงข้าม โหมดกระจาย และโหมดสะท้อนกลับ

สำหรับโหมดตรงข้าม โดดเด่นด้วยอุปกรณ์ 2 ชิ้นที่แยกจากกัน ได้แก่ เครื่องส่งและเครื่องรับ ซึ่งติดตั้งตรงข้ามกัน หากลำแสงอัลตราโซนิกถูกขัดจังหวะโดยวัตถุ เอาต์พุตจะถูกเปิดใช้งาน โหมดนี้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งการป้องกันการรบกวนเป็นสิ่งสำคัญ ลำแสงอัลตราซาวนด์จะเดินทางตามระยะทางของสัญญาณเพียงครั้งเดียวโซลูชันนี้มีราคาแพงเนื่องจากต้องติดตั้งอุปกรณ์สองตัว ได้แก่ ตัวส่งและตัวรับ

โหมดการแพร่กระจายโดยตัวส่งและตัวรับในตัวเรือนเดียวกัน ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งดังกล่าวต่ำกว่ามาก แต่เวลาตอบสนองนานกว่าในโหมดตรงข้าม

ระยะการตรวจจับในที่นี้ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบของวัตถุและคุณสมบัติของพื้นผิวของวัตถุ เนื่องจากลำแสงจะต้องสะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุที่ตรวจจับเอง

สำหรับโหมดรีเฟล็กซ์ ตัวส่งและตัวรับยังอยู่ในตัวเรือนเดียวกัน แต่ปัจจุบันลำแสงอัลตราโซนิกถูกสะท้อนด้วยแผ่นสะท้อนแสง วัตถุที่อยู่ภายในระยะการตรวจจับจะถูกตรวจจับโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของระยะทางที่เดินทางโดยลำแสงอัลตราโซนิก และโดยการประมาณค่าการดูดกลืนแสง หรือการสูญเสียการสะท้อนในสัญญาณที่สะท้อนกลับ ตรวจจับวัตถุที่ดูดซับเสียง รวมถึงวัตถุที่มีพื้นผิวเป็นเหลี่ยมได้อย่างง่ายดายด้วยโหมดเซนเซอร์นี้ เงื่อนไขที่สำคัญคือตำแหน่งของตัวสะท้อนแสงอ้างอิงจะไม่เปลี่ยนแปลง

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้อินฟราซาวด์ในอุตสาหกรรมคือ การเชื่อมแบบอัลตราโซนิก.