Turck超声波传感器的工作原理

发布时间:2014-12-24

       现代Turck超声波传感器是无数应用中一个更具吸引力的选择,尤其是当其他传感器达到了物理极限,或只允许自动化系统进行作业时。新近的发展趋势便是小型化,这意味着传感器可以被集成到几乎所有的机器中。微控制器的性能突飞猛进,产生了更为复杂的算法,令苛刻的应用需求得到满足,这在数年前简直天方夜谭。智能IO - Link的参数化和操作接口使得传感器在机器控制系统中的处理与集成更为简易。 

       Turck 超声波传感器的工作原理:通过高达几百伏的电压激励在超声波转换器上来获得在发送器模式下达到所需要的频率的一系列脉冲或单个脉冲。随后传感器切换到接收模式,转换器转变成类似麦克风功能。将几毫伏级的接收信号放大,解调,并传送到一个阈值检测器。目标物距离便通过声波脉冲的持续时间而计算得出。同一个转化器既可用作发射器也可用作接收器,意味着在传感器前方会有一段不可进行检测的盲区。不同的硬件和软件检测,可以大大削减这一盲区,从而提高抗干扰能力。

       由于空气中的声速 (c0:音速在0 °C (331.5米/秒),T:开尔文温度,T0:温度°0 °C(273.15 K),和温度有很大关系,工作温度100 K时 出现18%的变化。传感器测量温度并做出相应的补偿,以便更有效地抑制干扰,这使得测量精度在整个温度范围内比终值高002。

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       之所以超声波的工作频率范围从40千赫到近1 MHz,是因为高频率时衰减加剧,检测距离很短。传感器的检测范围可以扩展为100mm到10m。超声波传感器会相应得变缓慢,尤其是在长距离检测时,因为空气中声音传播速度比光慢1000倍。对于10米远的目标物,声波的运行时间大约是60毫秒,这一工作时间在许多应用中还是绰绰有余。

       除了上述超声波转换器的主要功能之外,硬件设计和上述所有传感器内部微控制器的信号处理是决定性的性能特点。强大的32位控制器可以实时重现复杂的算法来代替只提供基本功能的8位控制器是完全有可能的,需要更小的安装空间,更低的成本,以及标准化的安装。例如可调节的声锥宽度,和苛刻环境里通过回波振幅而得出结果的可能(除了运行时间)。所有这些可能性大大拓宽了目前的应用领域,且潜力无穷,有待挖掘。
       Turck 超声波传感器的应用在自动化流程中可谓比比皆是:印刷行业中监测墨水在容器内的液面或者有无,汽车厂或农业机械中测量距离,定位和检测料位,也用于物流、包装,以及组装技术行业中。用于印刷机械,扫描仪,自动取款机及类似机器中的超声波双张传感器,越来越受用户亲睐,因为他们防止多张纸同时拿取。他们不检测运行时间,而是检测通过目标物之后的衰减。

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