超聲傳感器在更多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
超聲傳感器的使用原理
超聲傳感器內(nèi)有一個頻率變換器,當(dāng)變換器元件振動時,這個頻率變換器就會向一個方向發(fā)出聽不見的高頻聲波。如果聲波碰到物體并反射回來,變換器即可接到回波信號。傳感器根據(jù)從發(fā)出超聲波脈沖到返回回波信號之間的時間來確定與物體之間的距離。
例如,裝在塑料熔體罐或塑料粒料室頂部的超聲傳感器向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時,回波返回的時間長度即可表示該集裝箱是否已滿、空或半滿。
有些超聲傳感器分別采用一個發(fā)射器和一個接收器變換器。這種雙向模式超聲傳感器適用于需要進(jìn)行制品邊緣檢測或希望有更快的響應(yīng)時間,或在潮濕環(huán)境下使用的情況。
在檢測透明物體、液體、任何表面(粗糙、光滑、光亮)的密致材料和不規(guī)則物體時,超聲傳感器應(yīng)該是首選。但超聲傳感器不適用于室外、酷熱環(huán)境或壓力罐,也不能用于探測泡沫物體。
超聲傳感器在食品加工廠用于實(shí)現(xiàn)塑料包裝檢測的閉環(huán)控制系統(tǒng)
超聲傳感技術(shù)的創(chuàng)新
如今,超聲傳感器引入了幾項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),使其能夠用于傳統(tǒng)設(shè)備無法工作的領(lǐng)域:
采用防護(hù)等級為 IP67 和 IP69K 的護(hù)蓋,可在潮濕環(huán)境(如洗瓶機(jī))下進(jìn)行探測。
·內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路可補(bǔ)償正常的塑料成型工廠倒班操作時可能遇到的劇烈溫度變化。
傳感器表面的特制覆膜可防止有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。
先進(jìn)的濾波電路使超聲傳感器可不受工廠環(huán)境噪音的影響。
新型變換器設(shè)計(jì)使其防損性能大大增強(qiáng),并可在不潔環(huán)境中使用。
超聲傳感器在包裝線上通過監(jiān)控兩個滾軸之間的張力來控制材料的傳輸速度
新用途
隨著新技術(shù)的不斷推出,原來一些不能使用超聲傳感器的領(lǐng)域,已開始更多地使用超聲傳感器。超聲傳感器可用于探測液位、探測透明物體和材料,控制張力以及測量距離。其應(yīng)用行業(yè)包括包裝、制瓶、物料搬運(yùn)、塑料加工以及汽車行業(yè)等。
超聲傳感器現(xiàn)已常規(guī)用于流程監(jiān)控以提高產(chǎn)品質(zhì)量、檢測缺陷、確定有無以及其它方面。這些傳感器還能減少由損壞部件產(chǎn)生的廢品,以及由此引起的停工時間,從而提高生產(chǎn)率。目前,如何讓各行各業(yè)認(rèn)識到超聲傳感器在制造業(yè)的各個領(lǐng)域的應(yīng)用潛力是我們面臨的重大挑戰(zhàn),包括在質(zhì)量控制、流程控制和檢驗(yàn)等方面。
范圍和大小
要探測的物體大小直接影響超聲傳感器的檢測范圍。傳感器必須探測到一定聲級的聲音才可以進(jìn)行輸出。大部件能將大部分聲音反射給超聲傳感器,這樣傳感器即可在其最遠(yuǎn)傳感距離檢測到此部件。小部件僅能反射較少的一部分聲音,從而導(dǎo)致傳感范圍大大縮小。
要探測的物體
使用超聲探測的理想物體應(yīng)體積大、平整且密度高,并與變換器正面垂直。最難探測的物體是體積小且由吸音材料(如泡沫橡膠)制成的物體,或者與變換器呈一定角度的物體。
如果液面靜止且與傳感器表面垂直,探測液體就很容易。如果液面波動大,可延長傳感器的響應(yīng)時間,從而取波動變化的平均值以獲得更一致的讀數(shù)。但是,超聲傳感器還不能精確探測表面為泡沫狀的液體,因?yàn)榕菽瓡孤曇舻膫鞑シ较虬l(fā)生偏離。
可以使用超聲傳感器的反向超聲模式,探測形狀不規(guī)則的物體。在反向超聲模式下,超聲傳感器會探測一個平整背景,如墻壁。任何穿過傳感器和墻壁之間的物體都會阻斷聲波。傳感器即可通過探測該干擾來識別物體的存在。
振動
無論是傳感器本身的振動還是附近機(jī)器的振動,都可能會影響測量距離時的精確度??稍诎惭b傳感器時用橡膠防振裝置來減少這類問題。有時也可使用導(dǎo)軌來消除或降低部件振動。
衰減
傳感器還設(shè)計(jì)了溫度補(bǔ)償功能,以調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的緩慢改變。但是,它不能調(diào)節(jié)溫度梯度或環(huán)境溫度的快速變化。
誤測結(jié)果
附近的物體(如導(dǎo)軌或固定桿)可能會反射聲波。要準(zhǔn)確探測目標(biāo)物體,必須降低或消除附近聲音反射表面的影響。為了避免誤測附近物體,許多超聲傳感器都裝有LED指示燈,用于在安裝時指示操作人員,以確保正確安裝傳感器并降低誤測風(fēng)險(xiǎn)。