Principio análisis del sensor de rango ultrasónico.

Principio del generador ultrasónico piezoeléctrico.

El generador ultrasónico piezoeléctrico en realidad utiliza la resonancia del cristal piezoeléctrico para trabajar. Se muestra la estructura interna del generador ultrasónico. Tiene dos obleas piezoeléctricas y una placa de resonancia. Cuando se aplica una señal de pulso a sus dos polos, cuya frecuencia es igual a la frecuencia de oscilación natural de la oblea piezoeléctrica, la oblea piezoeléctrica resonará y impulsará la placa de resonancia a vibrar para generar ondas ultrasónicas. Por el contrario, si no se aplica ningún voltaje entre los dos electrodos, cuando la placa de resonancia recibe ondas ultrasónicas, presionará el chip piezoeléctrico para vibrar y convertir la energía mecánica en señales eléctricas. Luego se convierte en un receptor ultrasónico.

Principio deultrasónico transducir pordestancia

El transmisor ultrasónico emite ondas ultrasónicas en una determinada dirección, y comienza a tiempo al mismo tiempo que el tiempo de transmisión. Las ondas ultrasónicas se propagan en el aire y regresan inmediatamente al encontrar obstáculos en el camino. El receptor ultrasónico detiene el tiempo inmediatamente después de recibir las ondas reflejadas. La velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el aire es de 340 m / s. De acuerdo con el tiempo T registrado por el temporizador, la (s) distancia entre el punto de lanzamiento y el obstáculo se pueden calcular, a saber: S = 340T / 2. Este es el llamado método de rango de diferencia de tiempo.

El principio deSensor de rango ultrasónicoes usar la velocidad de propagación conocida de las ondas ultrasónicas en el aire para medir el tiempo en que la onda de sonido se encuentra los obstáculos y se refleja hacia atrás después de la transmisión, y calcule la distancia real desde el punto de transmisión al obstáculo en función de la diferencia horaria entre la transmisión y la recepción . Se puede ver que el principio de rango ultrasónico es el mismo que el del radar.

La fórmula del sensor de rango se expresa como: L = C & Times; T donde l es la longitud de distancia medida; C es la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el aire; T es la diferencia horaria de la propagación de distancia medida (T es la mitad del valor del tiempo desde la emisión a la recepción).

El sensor de medición de distancia ultrasónico se utiliza principalmente para la medición de la distancia en recordatorios de inversión, sitios de construcción, sitios industriales, etc. Aunque el rango de medición de distancia actual puede alcanzar los 100 metros, la precisión de la medición solo puede alcanzar el orden de centímetros.

Debido a las ventajas de la emisión direccional sencilla, la buena directividad, el fácil control de la intensidad y ningún contacto directo con el objeto medido, es un método ideal para la medición de la altura del líquido. Es necesario lograr una precisión de medición de nivel de milímetro en la medición precisa de nivel de líquido, pero los circuitos integrados especiales de rango ultrasónica nacionales actuales son solo una precisión de medición de nivel de centímetro. Al analizar las causas del error de rango ultrasónico, mejorando la diferencia de tiempo de medición en el nivel de microsegundo, y utilizando el sensor de temperatura LM92 para compensar la velocidad de propagación de onda de sonido, el buscador de gama ultrasónica de alta precisión que diseñamos puede lograr la precisión de medición de nivel de milímetro. .

Análisis de errores del sensor de rango ultrasónico

De acuerdo con la fórmula de medición de distancia ultrasónica L = C & Times; t, se puede saber que el error de medición de distancia es causado por el error de velocidad de propagación por ultrasonidos y el error de tiempo de propagación de la distancia de medición.

error de tiempo

Cuando se requiere que el error de medición de la distancia sea inferior a 1 mm, asuma que la velocidad ultrasónica conocida C = 344M / s (temperatura ambiente de 20 ℃), e ignore el error de propagación de la velocidad de sonido. El error de rango S △ T <(0.001 / 344) ≈0.000002907s es de 2.907ms.

Bajo la premisa de que la velocidad de propagación de la onda ultrasónica es precisa, siempre que la precisión de la diferencia de tiempo de propagación de la distancia medida alcance el nivel de microsegundo, puede asegurarse de que el error de rango sea inferior a 1 mm. El temporizador de chip único 89C51 que usa un cristal de 12 MHz, ya que la referencia del reloj puede contar fácilmente a una precisión de 1μs, por lo que el sistema adopta el temporizador 89C51 para garantizar que el error de tiempo esté dentro del rango de medición de 1 mm.

ERROR DE VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN ULTRASONICA

La velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas.ultrasónico transductor sensorSe ve afectado por la densidad del aire. Cuanto mayor sea la densidad del aire, cuanto más rápido la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas, y la densidad del aire tiene una relación cercana con la temperatura, como se muestra en la Tabla 1.

La relación entre la velocidad y la temperatura ultrasónica se conoce de la siguiente manera:

En la fórmula: R, la relación de la capacidad de calor de un gas a una presión constante a una capacidad de calor a un volumen constante, que es 1.40 para el aire,

R -La constante universal de gas, 8.314kg · mol-1 · K-1,

Peso molecular M-GA, el aire es de 28.8 y las veces; 10-3kg · mol-1,

Temperatura T-Absolute, 273K + T ℃.

La fórmula aproximada es: C = C0 + 0.607 & TIMES; T ℃

donde: C0 es la velocidad de la onda de sonido en cero grados 332m / s;

T es la temperatura real (℃).

Cuando se requiere la precisión de rango ultrasónica para alcanzar 1 mm, se debe tener en cuenta la temperatura ambiente de la propagación ultrasónica. Por ejemplo, cuando la temperatura es de 0 ° C, la velocidad ultrasónica es de 332 m / s, y a 30 ° C es de 350 m / s, y el cambio de velocidad ultrasónico causado por el cambio de temperatura es de 18 m / s. Si el ultrasónico se usa para medir una distancia de 100 m a una velocidad de sonido de 0 ° C en un entorno de 30 ° C, el error de medición alcanzará 5 m, y el error de medición de 1M alcanzará 5 mm.

Precauciones de uso:

1. Dado que el ultrasonido se ve muy afectado por las condiciones ambientales y climáticas, es mejor usarla cuando el clima es claro.

2. La máquina de rango ultrasónica calcula la distancia basada en el principio de la época en que el instrumento emite y recibe la onda reflejada del objeto medido, así que preste atención para evitar otros objetos en el espacio de la distancia medida cuando lo use, de lo contrario lo hará. causar múltiples reflexiones. Precisión de la medición.

3. Dado que el ángulo de onda de la onda ultrasónica es relativamente grande, preste atención a no tener objetos (como escritorios, etc.) alrededor del extremo delantero del instrumento durante la medición. CuandoPVDFhOusingultrasónicotransducir está midiendo en una posición fija, el extremo frontal del instrumento debe sobresalir de la superficie donde se coloca el objeto (por ejemplo, que sobresale de un punto fuera del escritorio).

4. Mantenga el instrumento en ángulo recto a la superficie del objeto a medir cuando se mide, y mantenga el instrumento en sí mismo horizontal o vertical tanto como sea posible.

5. Cuando esté usando el telémetro ultrasónico en verano, si es la medición de mantenimiento, es mejor no mantenerlo en su mano durante demasiado tiempo, para no hacer que el instrumento se sobrecaliente y afecte su funcionamiento normal.