Принцип -анализ датчика ультразвукового диапазона

Принцип пьезоэлектрического ультразвукового генератора

Пьезоэлектрический ультразвуковой генератор фактически использует резонанс пьезоэлектрического кристалла для работы. Внутренняя структура ультразвукового генератора показана. Он имеет две пьезоэлектрические пластины и резонансную пластину. Когда импульсный сигнал применяется к двум его полюсам, частота которого равна частоте естественного колебаний пьезоэлектрической пластины, пьезоэлектрическая пластина будет резонировать и привести к резонансной пластине для вибрации для генерации ультразвуковых волн. Напротив, если между двумя электродами нет напряжения, когда резонансная пластина получает ультразвуковые волны, она будет нажимать на пьезоэлектрический чип, чтобы вибрировать и преобразовать механическую энергию в электрические сигналы. Тогда это становится ультразвуковым приемником.

ПринципУльтразвуковая тransducer заdУСТАНОВКА

Ультразвуковой передатчик излучает ультразвуковые волны в определенном направлении и начинает время в то же время, что и время передачи. Ультразвуковые волны распространяются в воздухе и немедленно возвращаются при столкновении с препятствиями на пути. Ультразвуковой приемник останавливает время сразу после получения отраженных волн. Скорость распространения ультразвуковых волн в воздухе составляет 340 м/с. Согласно времени t, записанного таймером, можно рассчитать расстояние между точкой запуска и препятствием, а именно: s = 340t/2. Это так называемый метод разницы во времени.

ПринципУльтразвуковой датчик дальностипредназначен для использования известной скорости распространения ультразвуковых волн в воздухе, чтобы измерить время, когда звуковая волна сталкивается с препятствиями и отражается обратно после передачи, и вычислить фактическое расстояние от точки передачи до препятствия на основе разницы во времени между передачей и приемом Анкет Видно, что принцип ультразвукового эпоха такой же, как у радара.

Формула датчика дальности выражена как: l = c & times; T, где L - измеренная длина расстояния; C - скорость распространения ультразвуковых волн в воздухе; T - разница во времени измеренного распространения расстояния (t - это половина от значения времени от выброса до приема).

Ультразвуковой датчик измерения расстояния в основном используется для измерения расстояния при обращении напоминания, строительных площадок, промышленных участков и т. Д. Хотя диапазон измерения текущего расстояния может достигать 100 метров, точность измерения может достигать только порядка сантиметров.

Из -за преимуществ легкой направленной эмиссии, хорошей направленности, легкого контроля интенсивности и отсутствия прямых контактов с измеренным объектом, это идеальный метод измерения высоты жидкости. Необходимо достичь точности измерения на уровне миллиметрового уровня при точном измерении уровня жидкости, но нынешние домашние ультразвуковые варьеры специальных интегрированных цепей являются только точностью измерения на уровне сантиметра. Анализируя причины ошибки ультразвукового диапазона, улучшив разницу во времени измерения до уровня микросекундной Анкет

Анализ ошибок ультразвукового датчика

В соответствии с формулой измерения ультразвукового расстояния L = C & C & Times; T можно известно, что ошибка измерения расстояния вызвана ошибкой скорости ультразвукового распространения и ошибкой времени распространения расстояния измерения.

Временная ошибка

Когда ошибка измерения расстояния должна быть менее 1 мм, предположим, что известная ультразвуковая скорость C = 344 м/с (20 ℃ комнатная температура) и игнорирует ошибку распространения скорости звука. Ошибка диапазона S △ T <(0,001/344) ≈0,000002907S составляет 2,907 мс.

При предположении, что скорость распространения ультразвуковой волны является точной, если точность разности во времени распространения измеренного расстояния достигает уровня микросекунды, она может убедиться, что ошибка дальности составляет менее 1 мм. Таймер одного чипа 89C51 с использованием кристалла 12 МГц в качестве ссылки на часы может легко учитывать до точности 1 мкс, поэтому система принимает таймер 89C51, чтобы гарантировать, что временная ошибка находится в диапазоне измерений 1 мм.

Ошибка скорости ультразвукового распространения

Скорость распространения ультразвуковых волнuLtrasonic преобразователь датчиквлияет плотность воздуха. Чем выше плотность воздуха, тем быстрее скорость распространения ультразвуковых волн, а плотность воздуха имеет тесную связь с температурой, как показано в таблице 1.

Взаимосвязь между ультразвуковой скоростью и температурой известна как следующее:

В формуле: r - соотношение теплоемкости газа при постоянном давлении к тепловой емкости при постоянном объеме, что составляет 1,40 для воздуха,

R-универсальная константа газа, 8,314 кг · моль-1 · K-1,

M-Гас Молекулярная масса, воздух составляет 28,8 и времена; 10-3 кг · моль-1,

T - абсолютная температура, 273K+T ℃.

Приблизительная формула: c = c0+0,607 & times; t ℃

Где: C0 - это скорость звуковой волны при нулевых градусах 332 м/с;

T - фактическая температура (℃).

Когда для достижения 1 мм требуется точность ультразвукового диапазона, температура окружающей среды ультразвукового распространения должна быть принята во внимание. Например, когда температура составляет 0 ° C, ультразвуковая скорость составляет 332 м/с, а при 30 ° C она составляет 350 м/с, а изменение скорости ультразвуковой скорости, вызванное изменением температуры, составляет 18 м/с. Если ультразвук используется для измерения расстояния 100 м при скорости звука 0 ° C в среде 30 ° C, ошибка измерения достигнет 5 м, а ошибка измерения 1M достигнет 5 мм.

Меры предосторожности для использования:

1. Поскольку на ультразвук сильно влияет экологические и климатические условия, лучше всего использовать его, когда погода ясна.

2. Ультразвуковой дальномер расчета расстояния на основе принципа времени, когда инструмент испускает и получает отраженную волну измеренного объекта, поэтому, пожалуйста, обратите внимание, чтобы избежать других объектов в пространстве измеренного расстояния при его использовании, в противном случае он будет вызвать множественные размышления. Точность измерения.

3. Поскольку угол волны ультразвуковой волны относительно большой, пожалуйста, обратите внимание на то, чтобы не иметь объектов (таких как настольные компьютеры и т. Д.) Вокруг передней части инструмента во время измерения. КогдаPVDFhУсингuLtrasonictransducer Измеряется в фиксированном положении, передний конец инструмента должен выступать с поверхности, где расположен объект (например, выступает из точки за пределами рабочего стола).

4. Пожалуйста, держите инструмент под прямым углом к ​​поверхности объекта, который будет измерен при измерении, и сохранить сам инструмент горизонтальным или вертикальным.

5. Когда он использует ультразвуковой дальномер летом, если это измерение вручную, лучше не держать его в руке слишком долго, чтобы не привести к перегреву и влиянию на его нормальную работу.