فرکانس های مختلط سنسور سطح اولتراسونیک

Sonic" به صدایی اشاره دارد که می توانیم بشنویم، "اولتراسونیک" به صدایی بالاتر از محدوده شنوایی انسان اشاره دارد. انسان می تواند فرکانس هایی تا 20 کیلوهرتز بشنود، در حالی که فرکانس های اولتراسونیک بالای 20 کیلوهرتز است. این امواج صوتی در صنعت برای اندازه گیری سطح مایعات و اجسام جامد استفاده می شود. محدوده اندازه گیری سطح اولتراسونیک بین 40 تا 200 کیلوهرتز است.

اصل اندازه گیری سنسور سطح اولتراسونیک امواج اولتراسونیک اجسام را مشابه رادار تشخیص می دهد. در حالی که رادار از امواج رادیویی استفاده می کند، دستگاه های اولتراسونیک از امواج صوتی استفاده می کنند. هنگامی که یک پالس اولتراسونیک به سمت یک جسم هدایت می شود، از سطح خارج می شود و اکو به حسگر باز می گردد. زمان سفر پالس اندازه گیری می شود و فاصله جسم تعیین می شود. این ممکن است زیرا ما می دانیم که موج صوتی اولتراسونیک با چه سرعتی در هوا حرکت می کند. فرمول ساده ای که برای اندازه گیری سطح استفاده می شود: فرمول: سطح = (سرعت صدا در هوا × زمان حرکت از سنسور، جهش از سطح و بازگشت مجدد) / 2 چالش ها در اندازه گیری سطح التراسونیک در دنیای واقعی عوامل دیگری وجود دارد که برخی از چالش های فنی را ایجاد می کند: تغییرات دما: سرعتی که اولتراسوند طی می کند در حالی که هوا با دمای هوا تغییر می کند، ما را ملزم می کند که دما را در سنسور اندازه گیری کنیم و هر گونه تغییر را جبران کنیم. اکوهای تداخلی: سازه هایی مانند میکسرها، نردبان ها، لوله های غوطه وری و حتی اتصالات جوش داده شده می توانند امواج منعکس شده متعددی تولید کنند، این باید با استفاده از نرم افزار سرکوب اکو فیلتر شود. دقت کالیبراسیون: تنظیم صحیح فاصله خالی (A) و فاصله اندازه گیری (D) بسیار مهم است.

فاصله مسدود کردن: هنگامی که سونوگرافی از سنسور منتقل می شود، گیرنده را نیز لرزانده است. این بدان معنی است که هر صدای منعکس شده توسط این ارتعاشات "مسدود" می شود. برای حل این مشکل، اولتراسوند پس از پالس اولیه خاموش می شود و قبل از اینکه گیرنده به نبض برگشتی اولتراسوند گوش دهد، یک دوره سکوت در نظر گرفته می شود. اگر محاسبه کنیم که این سکوت چقدر طول می کشد تا گیرنده بی صدا باشد، آنگاه می توانیم محاسبه کنیم که اگر آنقدر به سنسور نزدیک باشند، کدام سطوح مسدود می شوند، که امواج بازتابنده آنها توسط ارتعاشات فرستنده مسدود می شود. ساختار یک مبدل اولتراسونیک یک فرستنده سطح اولتراسونیک از یک حسگر تشکیل شده است که انرژی الکتریکی را به امواج اولتراسوند تبدیل می کند. این فرآیند متکی بر کریستال های پیزوالکتریک است که در فرکانس های بالا در هنگام انرژی ارتعاش می کنند. این کریستال ها همچنین می توانند پژواک اولتراسوند دریافتی را برای پردازش به سیگنال های الکتریکی تبدیل کنند.

بلوک دیاگرام عملکردی یک فرستنده سطح اولتراسونیک یک فرستنده سطح اولتراسونیک معمولی شامل موارد زیر است: مدار کنترل مبتنی بر میکروکنترلر: فرآیند اندازه گیری را مدیریت می کند. مدارهای انتقال و دریافت پالس: سیگنال های اولتراسونیک را تولید و دریافت می کنند. مدار ژنراتور زمان: عملکردها را همگام می کند. سیگنال خروجی 4-20 میلی آمپر: سطوح اندازه گیری شده را به سیگنال های صنعتی استاندارد (4 میلی آمپر = سطح 0٪، 20 میلی آمپر = سطح 100٪) تبدیل می کند. مزایای ترانسمیترهای سطح اولتراسونیک اندازه گیری بدون تماس: ایده آل برای مایعات خورنده، در حال جوش یا خطرناک. بدون قطعات متحرک: تعمیر و نگهداری کم و طولانی مدت. دقت ثابت: تحت تأثیر تغییرات خواص مایع مانند ثابت دی الکتریک قرار نمی گیرد. محدودیت های ترانسمیترهای سطح اولتراسونیک پژواک ضعیف در مخازن عمیق: با افزایش عمق مخزن، عملکرد کاهش می یابد. وابستگی به مواد: برای مواد جاذب صدا مناسب نیست. محدودیت های محیطی: رطوبت یا دود با چگالی بالا می تواند قرائت را مختل کند. نتیجه گیری ترانسمیترهای سطح اولتراسونیک روشی قابل اعتماد و بدون تماس برای اندازه گیری سطوح در کاربردهای صنعتی ارائه می کنند. در حالی که موثر است، ملاحظاتی مانند کالیبراسیون، شرایط محیطی و قرارگیری حسگر برای عملکرد بهینه بسیار مهم هستند. برای جزئیات بیشتر، محدوده فرستنده سطح اولتراسونیک ما را بررسی کنید.