Sensori ad ultrasuoni

Ultrasuoni, una persona non percepisce suoni con una frequenza superiore a 16 kHz, tuttavia la velocità della sua propagazione nell'aria è nota ed è di 344 m / s. Con i dati sulla velocità del suono e il suo tempo di propagazione, è possibile calcolare l'esatta distanza percorsa dall'onda ultrasonica. Questo principio è alla base del funzionamento dei sensori a ultrasuoni.

I sensori ad ultrasuoni sono largamente utilizzati in vari ambiti produttivi e in qualche modo sono uno strumento universale per risolvere molti problemi nell'automazione dei processi tecnologici. Tali sensori vengono utilizzati per determinare la distanza e la posizione di vari oggetti.

Determinare il livello di un liquido (ad esempio il consumo di carburante nei trasporti), rilevare etichette, anche trasparenti, monitorare il movimento di un oggetto, misurare la distanza: queste sono solo alcune delle possibili applicazioni dei sensori a ultrasuoni.

Di norma, ci sono molte fonti di contaminazione in produzione, che possono diventare un problema per molti meccanismi, ma il sensore a ultrasuoni, per le peculiarità del suo funzionamento, non teme assolutamente la contaminazione, poiché l'alloggiamento del sensore, se necessario, può essere protetto in modo affidabile da possibili influenze meccaniche.

Il sensore a ultrasuoni contiene nel suo design un trasduttore piezoelettrico, che è sia un emettitore che un ricevitore. Il trasduttore piezoelettrico emette una serie di impulsi sonori, quindi riceve l'eco e converte il segnale in una tensione che viene inviata al controller. Maggiori informazioni sull'uso della tecnologia qui. effetto piezoelettrico.

La frequenza ultrasonica varia da 65 kHz a 400 kHz, a seconda del tipo di trasduttore, e la frequenza di ripetizione dell'impulso è compresa tra 14 Hz e 140 Hz. Il controller elabora i dati e calcola la distanza dall'oggetto.

L'intervallo attivo del sensore a ultrasuoni è l'intervallo di rilevamento operativo. Raggio di rilevamento Questa è la distanza entro la quale il trasduttore ultrasonico può rilevare un oggetto, indipendentemente dal fatto che l'oggetto si avvicini all'elemento sensibile in direzione assiale o si muova attraverso il cono sonoro.

Esistono tre modalità principali di funzionamento dei sensori a ultrasuoni: modalità opposta, modalità di diffusione e modalità riflessa.

Per la modalità opposta caratterizzata da due dispositivi separati, un trasmettitore e un ricevitore, che sono montati uno di fronte all'altro. Se il raggio ultrasonico viene interrotto da un oggetto, l'uscita viene attivata. Questa modalità è adatta per ambienti difficili in cui l'immunità alle interferenze è importante. Il raggio ultrasonico percorre la distanza del segnale solo una volta.Questa soluzione è costosa perché richiede l'installazione di due dispositivi: un trasmettitore e un ricevitore.

Modalità di diffusione fornita da trasmettitore e ricevitore nella stessa custodia. Il costo di tale installazione è molto inferiore, ma il tempo di risposta è più lungo rispetto alla modalità opposta.

Il campo di rilevamento qui dipende dall'angolo di incidenza sull'oggetto e dalle proprietà della superficie dell'oggetto, poiché il raggio deve essere riflesso dalla superficie dell'oggetto rilevato stesso.

Per la modalità reflex, anche il trasmettitore e il ricevitore si trovano nella stessa custodia, ma il raggio ultrasonico viene ora riflesso dal riflettore.Gli oggetti all'interno del campo di rilevamento vengono rilevati sia misurando le variazioni della distanza percorsa dal raggio ultrasonico sia stimando l'assorbimento o la perdita di riflessione nel segnale riflesso. Gli oggetti fonoassorbenti, così come gli oggetti con superfici angolari, vengono facilmente rilevati con questa modalità sensore. Una condizione importante è che la posizione del riflettore di riferimento non cambi.

Un'altra opzione per utilizzare gli infrasuoni nell'industria è saldatura ad ultrasuoni.