在光学系统范围之外的领域,可以使用超声波传感器。它不仅容易检测部分透明或完全透明或完全黑暗的物体,而且易于检测灰尘、蒸气或潮湿环境中的物体和反光物体。今天,我们将分享超声波传感器的工作原理。
>>>> 超声波传感器的工作原理
超声波传感器工作原理
超声波传感器的工作原理是基于物理学中的声波反射原理。它的工作原理类似于雷达系统,但不是电磁波,而是频率高于人类听觉范围(通常高于 20 kHz,通常在 40 kHz 左右)的声波。它通过内置的压电陶瓷或磁致伸缩材料发射高频超声波脉冲(通常在 30 kHz 和 480 kHz 之间的频率范围内),这些脉冲以恒定速度在空气中传播,在遇到物体时反射并返回传感器的内部接收器。根据回波信号的到达时间和已知的声速,传感器可以准确计算目标物体的距离和位置。
具体过程:
1. 发射阶段:传感器首先将电能转换为高频机械振动,从而产生并发射超声波脉冲。
2. 传播阶段:这些声波在空气或液体等介质中以特定速度直线传播,并在遇到障碍物时被反射。
3. 接收阶段:当发射的超声波击中目标物体并被反射回来时,传感器接收到这部分返回的声波信号。
4. 处理阶段:通过计算超声波发射和接收之间的时间差,结合已知的声速,可以精确确定传感器与目标物体之间的距离。劳易测超声波传感器的工作方式分为三类:漫反射型、对射型,镜反射型
传感器通电时,连续发射超声波,当物体接近时,发出的超声波返回传感器输出响应信号。开关频率低,低于10Hz,适用于检测运行速度较慢的物体对射式传感器分为发射器和接收器,当传感器工作时,发射器发出的超声波会被接收器接收到,当物体靠近时,发射器发出的超声波被阻挡,接收器会输出响应信号。
无检测盲区,开关频率高,可达100Hz,适用于检测快速移动的物体镜面反射传感器需要在另一侧安装一个反射器,通过该反射器返回超声波信号进行检测。当物体遮挡反射器时,传感器会输出响应信号。开关频率低,低于10Hz,适用于检测运行速度较慢的物体没有盲区(但反光板有),盲区一般小于检测距离的10%>>>> 如何计算超声波传感器的检测距离
超声波传感器在大气中工作,以检测所有超声波反射物体。超声波传感器周期性地发送声脉冲,物体反射的脉冲由传感器内部计算。那么传感器是如何计算检测到的距离的呢?t表示超声波从被发送到返回的时间,c表示超声波在20°C(即340 m/s)的环境温度下的传播速度>>>> 测量范围和盲区
超声波传感器具有一定的测量范围和盲区,测量范围分为最近的测量点和最远的测量点,最近的测量点由盲区确定。那么盲点是怎么来的呢?超声波传感器是一种发射和接收的交替模式,当超声波发出脉冲时,它不会立即停止振动,而是需要特定的时间才能停止振动,因此它不能立即接收回波,这种延迟相当于一个盲点。在盲区,传感器无法稳定地检测物体,因此在实际使用中,我们需要避免检测盲区中的物体。特别高温物体,如烧红的金属附近的产生的乱流会引起超声波分散空气中有以上自然现象会一定程度消耗超声波传播能量,导致检测距离变小作为市场上领先的传感器解决方案提供商,劳易测凭借其深度创新和对产品质量的高要求,推出了一系列高性能超声波传感器。例如,新型 HTU200 和 DMU200 系列开关和测量超声波传感器。新型圆柱形超声波传感器具有坚固的金属外壳,非常适合用于包装或汽车行业。
在灌装生产线上,通过穿过非常细小的容器开口检测液体。全新紧凑型超声波传感器 HTU208 采用结构 M8 的螺纹套,拥有非常细长的声瓣,借此,可通过穿过非常小的容器开口监控液位。在汽车行业的切割系统中,切割过程必须与皮带输送分开。为了向控制系统提供计算牵引速度所需的测量值,应以非接触方式确定皮带环的下垂。DMU218 系列或 DMU230 系列测量超声波传感器具有坚固的金属外壳,具有不同的检测范围,适用于流挂控制。它们提供模拟电流或电压输出以及 IO-Link 接口。