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超声波传感器的应用原理

2024-01-29

超声波传感器的应用原理及检测范围>
目前，随着传感器技术的不断发展，超声波传感器已经被广泛应用于工业生产当中。人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20HZ-20KHZ范围内，超过20KHZ称为超声波，低于20HZ的称为次声波。常用的超声波频率为几十KHZ-几十MHZ。其中超声波的特性是频率高、波长短、绕射现象小。但它最显著的特性是方向性好，且在液体、固体中衰减很小，穿透本领大，碰到介质分界面会产生明显的反射和折射，因而广泛应用于工业检测中。
目前超声波应用有三种基本类型，透射型用于遥控器，防盗报警器、自动门、接近开关等；分离式反射型用于测距、液位或料位；反射型用于材料探伤、测厚等。
超声波传感器则是利用声波介质将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。超声波传感器主要采用直接反射式的检测模式，位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器，从而使传感器检测到被测物。还有部分超声波传感器采用对射式的检测模式。一套对射式超声波传感器包括一个发射器和一个接收器，两者之间持续保持“收听”。位于接收器和发射器之间的被检测物将会阻断接收器接收发射的声波，从而传感器将产生开关信号。
对被检测物超声波传感器利用声波介质进行非接触式无磨损的检测。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。其检测性能几乎不受任何环境条件的影响，包括烟尘环境和雨天。对于超声波传感器的检测范围取决于其使用的波长和频率。波长越长，频率越小，检测距离越大，如具有毫米级波长的紧凑型传感器的检测范围为300~500mm波长大于5mm的传感器检测范围可达8m。一些传感器具有较窄的6声波发射角，因而更适合精确检测相对较小的物体。另一些声波发射角在12至15的传感器能够检测具有较大倾角的物体。
超声波传感器具有优越的抗声学和电气噪声能力，能在存在杂波或无噪声的环境中能够检测到大目标的性能优异，同时实时标定、噪声抑制及额外的过滤确保距离信息稳定，而且杂波抑制在视场内提供最大幅度反射的对象的距离信息是要求持续精确输出应用的极佳选择，因为被广泛自动导航、带声学和电气噪声的环境、料位测量、槽准位测量等领域。
超声波传感器的应用方向>
随着工业场合应用复杂性的增加，超声波传感器越来越受到自动化领域的青睐。那么超声波传感器的优势领域有哪些呢？,一、超声波传感器可用于粉尘的测量，一般情况下，面粉厂、除尘设备这类粉尘比较多的场合，会需要传感器来检测粉尘的高度值，光电传感器因为是利用光的反射等原理工作的，所以悬浮在空气中的粉尘会对光的反射产生极大影响，这个时候光电传感器就失灵了，而超声波有个最大的优势就是声波可以绕过细小的障碍物，所以一般粉尘位置测量会用超声波传感器。
二、液位测量，很多场合需要检测液位的高低，比如实验室试管中液位的高度，河道中水位的高度等等，这些位置的实时测量就需要借助超声波传感器了，因为超声波传感器打到液面上也可以很容易的反射回来。所以超声波传感器可以有效测量液位的高低。
三、卷径控制，很多卷绕设备在卷绕的时候，需要实时检测卷绕的直径以判断卷绕是否完成，在现在自动化高度发达的时代，用人的肉眼去观察是不现实的，而卷绕物复杂多变，有的是透明的塑料，有的是彩色的包装纸，这个对于光电传感器来说无疑是一个大难题，但是这些被测物 对于超声波来说却没有半点的难度，长期的应用实践证明，超声波传感器可以稳定的实现卷径的实时测量。
四、高透光度、吸光性物体检测，比如透明玻璃或者是镀膜后的硅片，要想通过光电传感器实时的检测其位置信息是很困难的，这个时候超声波依然可以完美的弥补光电的缺陷。

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