Sensores ultrasónicos

Ultrasonido, una persona no percibe sonido con una frecuencia superior a 16 kHz, sin embargo, se conoce la velocidad de su propagación en el aire y es de 344 m/s. Con datos sobre la velocidad del sonido y su tiempo de propagación, es posible calcular la distancia exacta que ha recorrido la onda de ultrasonido. Este principio es la base del funcionamiento de los sensores ultrasónicos.

Los sensores ultrasónicos son ampliamente utilizados en diversas áreas de producción y de alguna manera son una herramienta universal para resolver muchos problemas en la automatización de procesos tecnológicos. Dichos sensores se utilizan para determinar la distancia y la ubicación de varios objetos.

Determinar el nivel de un líquido (por ejemplo, el consumo de combustible en el transporte), detectar etiquetas, incluidas las transparentes, monitorear el movimiento de un objeto, medir la distancia: estas son solo algunas de las posibles aplicaciones de los sensores ultrasónicos.

Como regla general, hay muchas fuentes de contaminación en la producción, lo que puede convertirse en un problema para muchos mecanismos, pero el sensor ultrasónico, debido a las peculiaridades de su funcionamiento, no teme en absoluto a la contaminación, ya que la carcasa del sensor, si es necesario, puede protegerse de forma fiable de posibles influencias mecánicas.

El sensor ultrasónico contiene en su diseño un transductor piezoeléctrico, que es a la vez emisor y receptor. El transductor piezoeléctrico emite una serie de pulsos de sonido, luego recibe el eco y convierte la señal en un voltaje que se alimenta al controlador. Lea más sobre el uso de la tecnología aquí. efecto piezoeléctrico.

La frecuencia ultrasónica varía de 65 kHz a 400 kHz, según el tipo de transductor, y la tasa de repetición de pulsos está entre 14 Hz y 140 Hz. El controlador procesa los datos y calcula la distancia al objeto.

El rango activo del sensor ultrasónico es el rango de detección de trabajo. Rango de detección Esta es la distancia dentro de la cual el transductor ultrasónico puede detectar un objeto, independientemente de si el objeto se acerca al elemento de detección en una dirección axial o se mueve a través del cono de sonido.

Hay tres modos principales de funcionamiento de los sensores ultrasónicos: modo opuesto, modo de difusión y modo reflejo.

Para el modo opuesto caracterizado por dos dispositivos separados, un transmisor y un receptor, que se montan uno frente al otro. Si el rayo ultrasónico es interrumpido por un objeto, la salida se activa. Este modo es adecuado para entornos hostiles donde la inmunidad a las interferencias es importante. El haz de ultrasonido recorre la distancia de la señal solo una vez.Esta solución es costosa porque requiere la instalación de dos dispositivos: un transmisor y un receptor.

Modo difusión proporcionado por emisor y receptor en la misma carcasa. El costo de una instalación de este tipo es mucho más bajo, pero el tiempo de respuesta es más largo que en el modo opuesto.

El rango de detección aquí depende del ángulo de incidencia sobre el objeto y de las propiedades de la superficie del objeto, ya que el haz debe reflejarse desde la superficie del propio objeto detectado.

Para el modo réflex, el transmisor y el receptor también están en la misma carcasa, pero ahora el reflector refleja el rayo ultrasónico. Los objetos dentro del rango de detección se detectan midiendo los cambios en la distancia recorrida por el rayo ultrasónico y estimando la absorción. o la pérdida de reflexión en la señal reflejada. Los objetos que absorben el sonido, así como los objetos con superficies angulares, se detectan fácilmente con este modo de sensor. Una condición importante es que la posición del reflector de referencia no cambie.

Otra opción para el uso de infrasonidos en la industria es soldadura ultrasónica.