超聲波傳感器在工業(yè)上的應用

?????? 科技進步使得今天的超聲波傳感器堅固耐用并有著精確的感應能力，這些新技術使得超聲波傳感器可以更加簡單、靈活，性價比更高。這些新增的特性拓展了一個新的應用領域，完全超越了傳統(tǒng)的超聲波傳感器的應用?，F(xiàn)在的超聲波傳感器提供給了機械設計師，在工業(yè)領域發(fā)現(xiàn)了一個新的、極具創(chuàng)造性的解決方案。數(shù)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(fā)生在檢測透明物體，長距離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(jīng)受得住惡劣環(huán)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潮濕的環(huán)境中；傳感器內(nèi)建溫度補償電路，在正常或者變化的操作狀態(tài)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(zhì)的侵蝕；先進的過濾電路可以讓超聲波傳感器屏蔽現(xiàn)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(zhì)損害，適應比較臟亂的環(huán)境等。超聲波傳感器的易用性新一代超聲波傳感器的一個顯著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(nèi)嵌于傳感器裝置中，這使得調(diào)整安裝傳感器距離的遠近非常容易，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掌握窗口的大小和距離的遠近。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距離的物體，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測量有提供警報輸出。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(chǎn)生高頻的人耳聽不見的聲波來進行感應的，如果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(fā)射聲波以及接收到返回聲波的時間差就能確定物體的距離。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距離和遠距離兩種設定，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(fā)出聲波，通過接收到返回波的時間長短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(fā)射器和接收器的型號，當檢測緩慢移動的物體或者在潮濕環(huán)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(guī)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(huán)境、有壓力的容器內(nèi)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(nèi)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。用于液體測量時需要要液體的表面垂直面對超聲波傳感器，如果液體的表面非常不平整，那么傳感器的響應時間要調(diào)的更長一些，它會將這些變化做個平均，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(guī)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(xiàn)了物體。振動無論是傳感器本身還是周圍機械的振動，都會影響距離測量的精確度。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。衰減當周圍環(huán)境溫度緩慢變化的時候，有溫度補償?shù)某暡▊鞲衅骺梢宰龀稣{(diào)整，但是如果溫度變化過快，傳感器將無法做出調(diào)整。誤判聲波可能會被附近的一些物體反射，比如導軌或者固定夾具，為了確保檢測的可靠性，必須減少或者排除周圍物體對聲波反射的影響，為了避免對周圍物體的錯誤檢測，許多超聲波傳感器都有一個LED指示器來引到操作人員進行安裝，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(jīng)被認為操作太過困難或者過于昂貴，但隨著成本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(jīng)將超聲波傳感器融入進去。超聲波傳感器的工業(yè)應用領域包括探測填充狀況、探測反光物體和物質(zhì)、控制環(huán)繩的膨脹和測量距離。圖1至圖4是幾個應用實例。超聲波傳感器在工業(yè)上的應用正快速發(fā)展，這項曾經(jīng)十分昂貴而且精準度不高的技術如今已經(jīng)變得簡單易用，精度高且費用低廉。超聲波傳感器已經(jīng)成為一個常規(guī)設備在過程控制中提高產(chǎn)品的質(zhì)量，應用在檢測次品、確認出現(xiàn)或者消失和其他一些領域。這種傳感器同樣可以提高生產(chǎn)力，它可以減少廢料，避免由于零件損壞造成的停工。未來在此項技術領域內(nèi)此類產(chǎn)品的發(fā)展仍將延續(xù)這種趨勢，這是一項挑戰(zhàn)，但是已經(jīng)在工業(yè)領域內(nèi)達成共識，那就是超聲波傳感器在所有的制造領域內(nèi)，包括質(zhì)量控制、過程控制和檢測，具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>