超聲波傳感器

超音波，人不會感知頻率高於 16 kHz 的聲音，但是，它在空氣中的傳播速度是已知的，為 344 m / s。有了關於聲速及其傳播時間的數據，就可以計算出超聲波傳播的確切距離。該原理是超聲波傳感器運行的基礎。

超聲波傳感器廣泛應用於各種生產領域，在某種程度上是解決工藝過程自動化中許多問題的通用工具。此類傳感器用於確定各種物體的距離和位置。

確定液體的液位（例如，運輸中的燃料消耗）、檢測標籤（包括透明標籤）、監測物體的移動、測量距離——這些只是超聲波傳感器的一些可能應用。

通常，生產中有許多污染源，這可能成為許多機制的問題，但超聲波傳感器由於其操作的特殊性，絕對不怕污染，因為傳感器外殼在必要時，可以可靠地保護免受可能的機械影響。

超聲波傳感器在其設計中包含一個壓電換能器，它既是發射器又是接收器。壓電換能器發出一系列聲音脈衝，然後接收迴聲並將信號轉換為電壓，然後饋送到控制器。在此處閱讀有關技術使用的更多信息。 壓電效應.

超聲波頻率範圍從 65 kHz 到 400 kHz，具體取決於換能器類型，脈衝重複率在 14 Hz 到 140 Hz 之間。控制器處理數據併計算到物體的距離。

超聲波傳感器的有效範圍是工作檢測範圍。檢測範圍 這是超聲波換能器可以檢測到物體的距離，無論物體是沿軸向接近傳感元件還是穿過聲錐。

超聲波傳感器主要有三種工作模式：對向模式、擴散模式和反射模式。

對於以兩個獨立的設備為特徵的相反模式，發射器和接收器彼此相對安裝。如果超聲波束被物體中斷，則輸出被激活。此模式適用於抗干擾性很重要的惡劣環境。超聲波束僅傳播一次信號距離。這個解決方案很昂貴，因為它需要安裝兩個設備——一個發射器和一個接收器。

由同一外殼中的發射器和接收器提供的擴散模式。這種安裝的成本要低得多，但響應時間比相反的模式要長。

此處的檢測範圍取決於物體的入射角和物體表面的特性，因為光束必須從被檢測物體本身的表面反射。

對於反射模式，發射器和接收器也在同一個外殼中，但超聲波束現在被反射器反射。通過測量超聲波束傳播距離的變化和估計吸收來檢測檢測範圍內的物體或反射信號中的反射損失。使用這種傳感器模式可以輕鬆檢測到吸音物體以及具有棱角表面的物體。一個重要的條件是參考反射器的位置不變。

在工業中使用次聲的另一種選擇是 超聲波焊接.