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超聲波傳感器產業應用
作者:admin 發布時間:2015/11/27 16:03:01 瀏覽次數:2413
數年前在傳感器技術領域，超聲波傳感器一直是備用的選擇，設計師只有在其他的傳感技術無法工作的時候才會選擇超聲波技術，一般發生在檢測透明物體，長間隔的感應或者是當目標顏色改變時的才會采用這種技術。
新技術的應用使得今天的超聲波傳感器能經受得住惡劣環境的考驗，比如有IP67和IP69K防護等級的超聲波傳感器可以應用于濕潤的環境中；傳感器內建溫度補償電路，在正常或者變化的操縱狀態時，當有明顯的溫度變化，由溫度補償電路進行校對；Teflon型號的超聲波傳感器的表面有一種特殊涂層可以用來抵御有害化學物質的腐蝕；先進的過濾電路可以讓超聲波傳感器屏蔽現場干擾；新型傳感器感應頭有著更強的自我保護能力，可以抵御物質損害，適應比較臟亂的環境等。
超聲波傳感器的易用性
新一代超聲波傳感器的一個明顯特性就是使用更加簡單，這包括了按鈕的設置、DIP開關編程和一些多重程序的選擇。
其開關按鈕完全內嵌于傳感器裝置中，這使得調整安裝傳感器間隔的遠近非常輕易，把目標物放在傳感器前再按下按鈕是一件很簡單的事情。這種傳感器可以自動把握窗口的大小和間隔的遠近。方便安裝意味著同樣的傳感器可以適應很多不同的應用。
DIP開關的編程方式意味著可以為某些特殊的應用而定制一個簡單的傳感器，這些個性化的特性包括響應時間、輸出類型、開關量和模擬量選擇以及用于物位/液位控制的特別設定。
超聲波傳感器一般在單個傳感器中都包含多種輸出類型，具有兩路開關量輸出型號可以用一個傳感器同時感應兩個不同間隔的物體，而同時擁有一路開關量輸出和一路模擬量輸出的型號的傳感器即可用于丈量有提供警報輸出。
以上這些特性使得超聲波傳感器與其他技術的傳感器相比，使用更加靈活，更具選擇性。
使用超聲波傳感器的基本原則
超聲波傳感器是利用傳感器頭部的壓振陶瓷的振動，產生高頻的人耳聽不見的聲波來進行感應的，假如這聲波碰到了某個物體，傳感器就能接收到返回波。傳感器通過聲波的波長和發射聲波以及接收到返回聲波的時間差就能確定物體的間隔。比較具有代表性的，一個傳感器可以通過按鈕的設定來擁有近間隔和遠間隔兩種設定，無論物體在那一種界限里，傳感器都可以檢測到。例如：超聲波傳感器可以安裝在一個裝液體的池子上，或者是一個裝小球的箱子上，向這個容器發出聲波，通過接收到返回波的時間是非就能確定這個容器是滿的、空的或者是部分滿的。
超聲波傳感器還有使用的是獨立的發射器和接收器的型號，當檢測緩慢移動的物體或者在濕潤環境中應用時，這種對射示的超聲波傳感器就非常適用。在檢測透明物體、液體，檢測光滑、粗糙、有光澤的半透明材料等物體表面，以及檢測不規則物體時，超聲波傳感器都是首選。超聲波傳感器不適用的情況有：戶外、極熱的環境、有壓力的容器內及有泡沫的物體。
超聲波傳感器選型要點
范圍和尺寸
被檢測的物體的尺寸大小會影響超聲波傳感器的最大有效范圍，傳感器必須探測到一定級別的聲波才能被激勵輸出信號，一個較大的物體可以將大部分聲波反射給傳感器，所以傳感器可以在它的最大限度內對此物體進行感應，而一個小物體只能反射很少的聲波，這樣就明顯地減小了感應的范圍。
被測物
能運用超聲波傳感器進行檢測的最理想的物體應該是大型、平坦、高密度的物體，垂直放置面對著傳感器感應面。最難檢測的是那些面積非常小，或者是可以吸收聲波的材料制作的，比如泡沫塑料，或者是角面對著傳感器的。一些比較困難被檢測的物體可以先對物體的背景表面進行示教，再對放在傳感器和背景之間的物體作出反應。
用于液體丈量時需要要液體的表面垂直面對超聲波傳感器，假如液體的表面非常不平整，那么傳感器的響應時間要調的更長一些，它會將這些變化做個均勻，可以比較固定的讀取。
在Retrosonic模式下使用超聲波傳感器使得探測不規則物體也成為可能，在Retrosonic模式下，超聲波傳感器可以先探測一個平整的背景，如一面墻，當任何物體通過傳感器和墻之間的時候，就會阻礙聲波，傳感器感應到了中斷，便會意識到出現了物體。
振動
無論是傳感器本身還是四周機械的振動，都會影響間隔丈量的精確度。這時可以考慮采取一些減震措施，例如：用橡膠的抗震設備給傳感器做一個底座，可以減少振動，用固定桿也可以消除或者最大程度的減少振動。
衰減
當四周環境溫度緩慢變化的時候，有溫度補償的超聲波傳感器可以做出調整，但是假如溫度變化過快，傳感器將無法做出調整。
誤判
聲波可能會被四周的一些物體反射，比如導軌或者固定夾具，為了確保檢測的可靠性，必須減少或者排除四周物體對聲波反射的影響，為了避免對四周物體的錯誤檢測，很多超聲波傳感器都有一個LED指示器來引到操縱職員進行安裝，來確保這個傳感器被正確的裝好，減少出錯的風險。
超聲波傳感器的典型應用舉例
超聲波傳感器曾經被以為操縱太過困難或者過于昂貴，但隨著本錢的降低和運用的方便，越來越多的機械設計師在設計機器時已經將超聲波傳感器融進進往。超聲波傳感器的產業應用領域包括探測填充狀況、探測反光物體和物質、控制環繩的膨脹和丈量間隔。圖1至圖4是幾個應用實例。
超聲波傳感器在產業上的應用正快速發展，這項曾經十分昂貴而且精準度不高的技術如今已經變得簡單易用，精度高且用度低廉。超聲波傳感器已經成為一個常規設備在過程控制中進步產品的質量，應用在檢測次品、確認出現或者消失和其他一些領域。這種傳感器同樣可以進步生產力，它可以減少廢物，避免由于零件損壞造成的停工。未來在此項技術領域內此類產品的發展仍將延續這種趨勢，這是一項挑戰，但是已經在產業領域內達成共叫，那就是超聲波傳感器在所有的制造領域內，包括質量控制、過程控制和檢測，具有極大的發展潛力。
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