检测范围
超声波传感器的检测范围取决于其使用的波长和频率。波长越长,频率越小,检测距离越大,如具有毫米级波长的紧凑型传感器的检测范围为300~500mm波长大于5mm的传感器检测范围可达8m。一些传感器具有较窄的6º声波发射角,因而更适合准确检测相对较小的物体。另一些声波发射角在12º至15º的传感器能够检测具有较大倾角的物体。此外,我们还有外置探头型的超声波传感器,相应的电子线路位于常规传感器外壳内。这种结构更适合检测安装空间有限的场合。这里仅介绍小型超声波传感器,发送与接收略有差别,它适用于在空气中传播,工作频率一般为23-25KHZ及40-45KHZ。
超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;近保定市宏声声学器材厂技术人员研制出了新型压电陶瓷材料,该材料保留了压电陶瓷大功率的特征,同时具有高压电常数,高机电转换效率,极低的电导率,用该压电陶瓷制作的超声波采油换能器可在150摄氏度深井中超声驱油,解决了深井难以超声波采油的难题。(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量系统采用的超声波传感器的工作频率为40kHz左右。由发射传感器发出超声波脉冲,传到液面经反射后返回接收传感器,测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间,根据媒质中的声速,就能得到从传感器到液面之间的距离,从而确定液面。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响,通过温度补偿的方法对传播速度予以校正,以提高测量精度。近来由于铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3单晶体(Kp≥90%,d33≥900×10-3C/N,ε≥20,000)性能特异,国内外上都开始这种材料的研究,但由于其居里点太低,离使用化尚有一段距离。计算公式为:
V=331.5+0.607T (1)
式中:V为超声波在空气中传播速度;T为环境温度。
S=V ×t/2=V×(t1-t0)/2 (2)
式中:S为被测距离;t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差;t1为超声回波接收时刻;KP:平面机电耦合系数反映薄圆片沿厚度方向极化和电激励,作径向伸缩振动时机电耦合效应的参数。t0为超声脉冲发射时刻。利用MCU的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻,根据以上公式,用软件编程即可得到被测距离S。由于本系统的MCU选用了具有SOC特点的混合信号处理器,其内部集成了温度传感器,因此可利用软件很方便的实现对传感器的温度补偿。
以上信息由专业从事压电陶瓷条生产工厂的宇海电子于2024/4/28 13:11:33发布
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