随着全球范围内工业自动(dòng)化水平的提高,各种复杂的应用也越来越多,这对传感器的功能也(yě)提出(chū)了越来越多、越(yuè)来越(yuè)高的要求(qiú)。在这种背景(jǐng)下,不(bú)同类型、不同原理的传感器也应运而生(shēng),MARPOSS超声波传感器就是其中一种。
首先(xiān)要解释的是什么是超声(shēng)波:我们都知道声音是由振动产生的,它是一种波,其在空气或其他介质中是以震动的方式(shì)向(xiàng)其他方向传播的,我们平时听到的声音就是频(pín)率在20Hz到20kHz之间的声波,超过20kHz的声波人(rén)耳朵是识别不到的。所以我们把振动(dòng)频率高于20kHz的声波称之为超声波。它具有频率高、波(bō)长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够定向传播等(děng)特(tè)点,超声波碰到杂质或分界(jiè)面会产生显著反射形成反射成回波的特点。MARPOSS超声波传感器是将超声(shēng)波信号转换成其他能量信号(hào)(通(tōng)常是电信号)的传感器。
从原理上来讲(jiǎng)MARPOSS超声波传感器可(kě)以分为超声(shēng)波测(cè)传感器(qì)、超声波接近传感器、反射(shè)板式MARPOSS超声(shēng)波传感器、对射式MARPOSS超声波传感器(qì)四类。这四类产品中,反射板式超声(shēng)波、对射式超声波与光电传感器中的镜(jìng)反射和对射(shè)式光电原理一样,非常简单,无需多做介绍。
超声波测距传感器、超声波接近传感器这两(liǎng)种最典(diǎn)型、使用的也最多,其工作原理(lǐ)相同,只是输出一个是开关量(liàng)一个是模拟量,原理如下:
MARPOSS超声波传感器工作分为两个(gè)步骤:
超声波(bō)传感器换能器头——最(zuì)重要的(de)部分
发射模(mó)式:
1.在(zài)电子振荡器的作用下传感器产生一批声波/脉(mò)冲,然后这些声波被发送到周围空气 。
2.声波从传感器传送到目标(biāo)物。
3.传感器转换成接受模(mó)式。
接收模式:
1.部分被物体反射的回声返回到传感器中去 。
2.传感器的(de)微处理器计算发射接收所用的时间t。(如果声速在介质中传播速度为v,传感器距离目标物的距离则为:S=v*t/2)
3.微处理器驱动(dòng)一个显示距离或开关量的(de)输出信号.
这样的话就完成了一个完整的工作过程,原理也是非常(cháng)简单。
接下来就是应用的问题了,MARPOSS超声波传感器与(yǔ)光电传感器虽然在某些应用的时候可以互相替代,但(dàn)大部分时候(hòu)它们其实是互补型的关系。
MARPOSS超声波传感器相对于光电传感器的优势(shì):
可以绕过细小的障碍物(比如粉尘,这种(zhǒng)环境中光电是完全不可以的)。
可以测量液体位置。(如用于液位监测)
可以测量透明物体。(比如(rú)玻璃的有无或(huò)者位移信息)
不受物体表面颜色的影响。(极暗或极亮的物体表面)
MARPOSS超声波传感器可以用于油污环境中。(即使有油污溅到感应面上传感器仍(réng)可以正常工作(zuò),但如果油(yóu)污溅到光电传感器的发射接收面(miàn)上,光电就不能工作了)
当然,MARPOSS超声波传感器也(yě)不是万能(néng)的,有些因素会(huì)对超声波的使用产生很(hěn)大的影响。因为MARPOSS超声波传感器判断距离的根本原理是(shì)利用声波在空(kōng)气中传播的速度及时间来判断(duàn)的,而声波在空气中传播的速度受到以下因素影响比较大:
温(wēn)度——温度过高或过低都会(huì)使测(cè)量结果出现很大偏差。(比(bǐ)如测量热金属时)
压力——当声波所处环(huán)境中压强与大气压不同时,结果影响也(yě)很大。(比如在压力容器中(zhōng)测量液位或物位时)
空(kōng)气流动——当空气流动较强时,有些声波(bō)会被“吹走”( 比如我们处于上风口(kǒu)和下风(fēng)口两种不同(tóng)位置听人讲(jiǎng)话时感(gǎn)觉清晰度明显不同)
超声波工作时发射出的其实是一个声波的波面,(从立体(tǐ)角度上来说是一个锥体,所以不能测量细(xì)小的物体。(这个时候只能求助于光(guāng)斑较小的(de)激光传(chuán)感器了(le))
还要注意的一点是:因为MARPOSS超声波传感器受到的(de)影响因素比较(jiào)多,所以其精度普遍不高,如果(guǒ)对测量精度要(yào)求非常高的场合,就不(bú)用考虑超声波了。