Prinzip und Einführung des Ultraschallbereichssensors

Was ist Ultraschallbereichssensor

Aufgrund der starken Direktivität von Ultraschallwellen, langsamen Energieverbrauch und großen Entfernungen im Medium werden häufig Ultraschallwellen für die Entfernungsmessung verwendet. Beispielsweise können Ultraschall -Entfernungsfinder und Level -Messinstrumente durch Ultraschallwellen realisiert werden.Ultraschall -Distanzsensormodulist oft schnell, bequem, einfach zu berechnen, leicht zu erreichen und kann die industrielle praktische Anforderungen an die Messgenauigkeit erfüllen, sodass es auch bei der Entwicklung mobiler Roboter häufig verwendet wurde.

Damit ein mobiler Roboter automatisch Hindernisse und Gehen vermieden werden kann, muss er mit einem Abstandsmesssystem ausgestattet sein, damit die Entfernungsinformationen (Entfernung und Richtung) rechtzeitig vom Hindernis abgerufen werden können. Der Messsensor von Ultraschallabstandsmessungssensor (vorne, links und rechts) besteht darin, den Roboter eine Bewegungsentfernungsinformationen bereitzustellen, um seine Vorder-, linke und rechte Umgebung zu verstehen.

Prinzip des Ultraschalls -Sensors

1, Ultraschallgenerator

Um Ultraschallwellen zu erforschen und zu verwenden, wurden viele Ultraschallgeneratoren entworfen und hergestellt. Im Allgemeinen können Ultraschallgeneratoren in zwei Kategorien unterteilt werden: Einer besteht darin, ultraschallwellige Wellen elektrisch zu erzeugen, und der andere ist die mechanischem Ultraschallwellen. Zu den elektrischen Methoden gehören piezoelektrische, magnetostriktive und elektrische usw.; Zu den mechanischen Methoden gehören Galton -Flöte, Flüssigpfeife und Luftpfeife. Die Frequenz, Leistung und Eigenschaften der von ihnen erzeugten Ultraschallwellen sind unterschiedlich, sodass auch ihre Verwendungen unterschiedlich sind. Gegenwärtig die piezoelektrischenUltraschallabstandssensorwird häufiger verwendet.

2, das Prinzip des piezoelektrischen Ultraschallgenerators

Der piezoelektrische Ultraschallgenerator verwendet tatsächlich die Resonanz von piezoelektrischem Kristall. Die interne Struktur des Ultraschallgenerators ist in Abbildung dargestellt. Es hat zwei piezoelektrische Wafer und eine Resonanzplatte. Wenn ein Impulssignal auf seine beiden Pole angewendet wird und die Frequenz der natürlichen Schwingungsfrequenz des piezoelektrischen Wafers entspricht, resoniert der piezoelektrische Wafer die Resonanzplatte, um ultrasonische Wellen zu erzeugen. Im Gegenteil, wenn keine Spannung zwischen den beiden Elektroden aufgetragen wird, wenn die Resonanzplatte Ultraschallwellen empfängt, wird der piezoelektrische Chip zum vibrieren und umwandeln, um die mechanische Energie in elektrische Signale umzuwandeln. Dann wird es ein Ultraschallempfänger.

3 das Prinzip des Ultraschallbereichssensors

Der Ultraschall -Sender gibt Ultraschallwellen in eine bestimmte Richtung ab und beginnt gleichzeitig mit der Startzeit zu zielen. Die Ultraschallwellen verbreiten sich in der Luft aus und kehren sofort zurück, wenn sie auf Hindernisse stoßen. Der Ultraschallempfänger stoppt sofort das Timing, wenn er die reflektierten Wellen empfängt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in der Luft beträgt 340 m/s. Gemäß der vom Timer aufgezeichneten Zeit t können die Entfernungen zwischen dem Startpunkt und dem Hindernis berechnet werden, nämlich: s = 340T/2. Dies ist die sogenannte Zeitdifferenzentfernungsmethode.

Das Prinzip des Ultraschallbereichssensors besteht darin, die bekannte Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in der Luft zu verwenden, um die Zeit zu messen Zeitunterschied zwischen Übertragung und Empfang. Es ist ersichtlich, dass das Prinzip der Ultraschallabteilung das gleiche ist wie das von Radar.

In der Formel ist L die gemessene Entfernungslänge; C ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in der Luft; T ist die Zeitdifferenz der Messentfernungsausbreitung (t ist die Hälfte des Zeitwerts der Übertragung zur Rezeption).

Arduino -Ultraschall -DistanzsensorenWird hauptsächlich für die Entfernungsmessung bei Rückkehrerinnerungen, Baustellen, Industriestandorten usw. verwendet. Obwohl der aktuelle Entfernungsmessbereich 100 Meter erreichen kann, kann die Genauigkeit der Messung nur die Reihenfolge der Zentimeter erreichen.

Aufgrund der Vorteile einer einfachen Richtungsemission, einer guten Richtungsalität, einer einfachen Kontrolle der Intensität und ohne direkten Kontakt mit dem gemessenen Objekt sind Ultraschallwellen eine ideale Methode für die Messung der Flüssigkeitshöhe. Es ist notwendig, die Messgenauigkeit auf Millimeterebene bei der präzisen Messung des Flüssigkeitsniveaus zu erreichen. Die aktuelle inländische Ultraschall-Sonderintegrationsschaltkreise sind jedoch nur die Genauigkeit der Messgenauigkeit auf Zentimeterebene. Durch die Analyse der Ursachen des Ultraschallbereichsfehlers, der Verbesserung des Messzeitunterschieds im Mikrosekundenstand und der Verwendung des LM92-Temperatursensors, um die Schallwellenausbreitungsgeschwindigkeit zu kompensieren .