Cảm Biến Siêu Âm Là Gì ? | Nguyên Lý – Cấu Tạo – Ưu Nhược Điểm

Cảm biến siêu âm là gì ?Cảm biến siêu âm đa phần được dùng để đo mức chất lỏng là đa phần ngoài những còn hoàn toàn có thể dùng để đo chất rắn hoặc phát hiện vật cản. Tuy nhiên ít có ai biết được nguyên tắc hoạt động giải trí của cảm biến siêu âm cũng như những ứng dụng của cảm biến siêu âm trong công nghiệp .

Cảm biến siêu âm là gì ?

Siêu Âm là thuật ngữ nói về một dạng âm thanh có tần số cao hơn nhiều so với tầng số mà tai người có thể nghe được bởi tai người có thể nghe được ngưỡng 20000 Hz. Tần số thấp hơn tần số mà tai người nghe được thường được gọi là hạ âm, thông thường hạ âm rơi vào khoảng 20Hz .

Các sóng siêu âm hoàn toàn có thể Viral trong nhiều môi trường tự nhiên khác nhau như : không khí, chất lỏng, chất rắn … Trong cùng một thiên nhiên và môi trường Viral như nhau thì tần số cao hơn thì bước sóng sẽ ngắn hơn bước sóng của âm thanh. Chính vì bước sóng ngắn đó, độ phân giải sóng siêu âm tiếp xúc vật thể đủ để đạt độ đúng mực cao tới vài milimet .Do đó, cảm biến siêu âm được sử dụng thoáng rộng trong y khoa hoặc trong công nghiệp để đo khoảng cách những loại chất lỏng, làm sạch bằng sóng siêu âm, máy hàn siêu âm, chèn vật tư bằng sóng siêu âm …

Ngành công nghiệp sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách, phát hiện vật cản, đo mức nước, đo mức chất rắn … với tín hiệu ngõ ra dạng analog 4-20 mA truyền về PLC hoặc những bộ tinh chỉnh và điều khiển .

Nguyên lý hoạt động giải trí cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên tắc cho và nhận tức là bản thân cảm biến sẽ phát ra sóng liên tục với tốc độ của sóng siêu âm. Khi bước sóng này gặp vật cản sẽ phản hồi lại bước sóng này, cảm biến siêu âm sẽ nhận lại bước sóng phản hồi này đồng thời phân tích thời gian phát sáng và nhận sóng để biết được khoảng cách từ vật cản tới cảm biến. Chính vì điều này mà chúng ta biết được khoảng cách từ cảm biến cho tới mức chất lỏng hoặc chất rắn một cách chính xác.

Nguyên lý hoạt động giải trí của cảm biến siêu âmNhư hình miêu tả phương pháp mà cảm biến siêu âm hoạt động giải trí thì cảm biến sẽ phát liên tục những tia sóng từ đầu cảm biến. Sóng âm sẽ gặp chất lỏng và phản hồi lại. Thời gian phát sóng và nhận sóng được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu Analog 4-20 mA hoặc 0-10 V .

Cấu tạo của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm gồm có bộ phận hoàn toàn có thể phát ra sóng siêu âm bởi một đầu dò hiệu suất nhỏ có năng lực phát ra tín hiệu. Đầu dò siêu âm có nhiều dạng khác nhau được chia thành đầu dò thẳng ( sóng dọc ) và đầu dò ngang ( sóng ngang ), đầu dò sóng mặt phẳng, đầu dò kép ( 1 cái phát tín hiệu – 1 cái nhận tín hiệu … Tuỳ vào mục tiêu sử dụng người ta chọn đầu dò cảm biến siêu ậm tương thích nhất. Tất cả đều có chung cấu tạo cảm biến siêu âm như sau :– Máy phát : Rung bằng máy rung ( thường được làm từ vật liệu gốm có đường kính khoảng chừng 15 mm ) để tạo sóng siêu âm và Viral vào không khí .– Máy thu : Khi máy rung nhận sóng siêu âm, nó tạo ra rung động cơ học tương ứng theo sóng siêu âm và quy đổi thành nguồn năng lượng điện ở đầu ra của máy thu .– Điều khiển : Điều khiển truyền siêu âm của máy phát bằng cách sử dụng mạch tích hợp và nhìn nhận xem máy thu có nhận được tín hiệu ( sóng siêu âm ) và kích cỡ của tín hiệu thu được hay không .– Nguồn điện : Cảm biến siêu âm thường được phân phối bởi nguồn điện DC bên ngoài với điện áp là PCB ± 10 % hoặc 24 V ± 10 % và được cung ứng cho cảm biến trải qua mạch ổn áp bên trong .

Chỉ số hiệu xuất của cảm biến siêu âm

Cốt lỏi của đầu dò siêu âm là năng lực phát ra tần số bên trong với vỏ bọc bằng nhựa bên ngoài năng lực chống ăn mòn. Có nhiều vật tư cấu thành đầu dò cảm biến và kích thướt cũng khá phong phú cho nên vì thế hiệu suất của mổi đầu đò khác nhau. Cần biết trước khoảng cách đo trước khi sử dụng để chọn đầu dò đạt hiệu suất cao tốt nhất. Các chỉ số đầu dò của cảm biến siêu âm gồm có :

1.Tần số

Tần số hoạt động giải trí của cảm biến siêu âm là tần số cộng hưởng của đầu dò cảm biến. Độ nhạy của cảm biến phụ thuộc vào rất nhiều vào tần số phát ra của cảm biến, tất yếu rằng tần số càng lớn thì vận tốc phản hồi càng nhanh .

2.Nhiệt độ

Nhiệt độ của đầu dò cảm biến siêu âm sẽ tăng khi triển khai quy trình chuẩn đoán. Do có hiệu suất nhỏ, do đó những cảm biến siêu âm đo mức nước có nhiệt độ tương đối thấp và hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trong thời hạn dài mà không bị ảnh hưởng tác động. Đối với những đầu dò siêu âm trong y tế thì ngược lại cần phải có thiết bị làm lạnh riêng để bảo vệ hoạt động giải trí đúng chuẩn .

3.Độ Nhạy

Độ nhạy của cảm biến phụ thuộc vào rất nhiều vào tần số của cảm biến. Tần số càng cao thì độ nhạy càng cao và ngược lại .

4.Hiển thị

Cảm biến siêu âm có tích hợp hiển thị để biết được khoảng cách đo là bao nhiêu mét ngay trên cảm biến. Ngoài ra, 1 số ít cảm biến siêu âm đo mức nước giá rẻ thường vô hiệu hiển thị mà chỉ đưa tín hiệu Analog 4-20 mA về TT tinh chỉnh và điều khiển để tiết kiệm chi phí ngân sách .

Ứng dụng cảm biến siêu âm trong công nghiệp

Chúng ta đã tìm hiểu và khám phá cảm biến siêu âm là gì thì việc tiếp theo tất cả chúng ta cần biết ứng dụng của cảm biến siêu âm trong công nghiệp. Với sư phong phú trong công nghiệp với muôn vàng nhu yếu về giám sát, đo lường và thống kê, điều khiển và tinh chỉnh cần tới công nghệ tiên tiến đo mức bằng sóng siêu âm. Có hai ứng dụng lớn so với cảm biến siêu âm .

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách

Việc cảnh báo nhắc nhở một mạng lưới hệ thống hay một dây chuyền sản xuất đang có rủi ro tiềm ẩn hoặc đang bị dự cố góp thêm phần quan trọng vào việc giảm thiểu thiệt hại cho những nhà máy sản xuất. Việc cảnh báo nhắc nhở đúng mực hay không tuỳ thuộc vào công nghệ tiên tiến và con người .

Cảm biến siêu âm dùng để phát hiện dị tật mẫu sản phẩm

Ứng dụng cảm biến siêu âm phát hiện kích thướt hộp

Cảm biến siêu âm phát hiện hai mặt giấy

Cảm biến siêu âm phát hiện người

Loại cảm biến siêu âm phát hiện hết label

Cảm biến siêu âm phát hiện bị nứt gãy

Cảm biến siêu âm phát hiện bị ngã đổ

Ứng dụng cảm biến siêu âm để phát hiện đứt labelTất cả những dạng cảm biến siêu âm dùng để cảnh báo nhắc nhở đều cho ngõ ra dạng PNP hoặc NPN. Ở trạng thái thông thường thì cảm biến luôn OFF, khi có sự biến hóa của vật cản thì tín hiệu có trạng thái ON để cảnh báo nhắc nhở. Chúng ta cũng hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh ngược lại nếu muốn trên bản thân thiết bị .Khoảng cách phát hiện của cảm biến siêu âm dùng để cảnh báo nhắc nhở từ vài milimet cho tới vài mét tuỳ theo công dụng và nhu yếu kỹ thuật của từng ứng dụng khác nhau. Chúng ta hoàn toàn có thể linh động lựa chọn nhiều loại khác nhau để cung ứng nhu yếu giám sát của nhà máy sản xuất .

Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm giám sát mức trong ống nghiệm

Ứng dụng Cảm biến siêu âm giám sát mức nguyên vật liệuCảm biến siêu âm đo đo mức nước cho ra tín hiệu 4-20 mA hoặc 0-10 V được đưa về PLC để đóng ngắt bơm hoặc tinh chỉnh và điều khiển biến tần để không thay đổi mức nước trong những tank chứa. Độ đúng chuẩn của cảm biến siêu âm nhờ vào rất nhiều vào người lắp ráp và setup bởi khoảng cách càng lớn thì sai số càng lớn .Chính vì điều này mà tất cả chúng ta phải biết rõ được khoảng cách cần đo để kiểm soát và điều chỉnh trên cảm biến đúng mực nhất. Độ đúng chuẩn của cảm biến siêu âm tới từng milimet nó phụ thuộc vào rất nhiều vào kinh nghiệm tay nghề và cách thiết lập của người lắp ráp .

Ưu điểm yếu kém của cảm biến siêu âm

Ưu điểm của cảm biến siêu âm

• Độ chính xác cao
• Thời gian đáp ứng nhanh
• Lắp đặt đơn giản
• Giá thành cạnh tranh

Nhược điểm của cảm biến siêu âm

• Cần phải cài đặt để đạt độ chính xác cao
• Không lắp được môi trường có bọt – dể báo sai
• Không sử dụng được môi trường có cánh khuấy
• Dể bị sai số nếu có nhiều bụi

Với rất nhiều ứng dụng được sử dụng bởi cảm biến siêu âm. Tôi kỳ vọng với bài san sẻ này sẽ giúp mọi người hiểu hơn cảm biến siêu âm là gì, ứng dụng cảm biến siêu âm công nghiệp và ưu điểm yếu kém của cảm biến siêu âm .Ngoài ra, mọi người hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm thêm những yếu tố tương quan tới cảm biến siêu âm .Chúc mọi người thành công xuất sắc !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh HoàMobi : 0937.27.55.66Mail : [email protected]

Source: https://thevesta.vn
Category: Bản Tin