Правила установки и работы с датчиками

Ультразвуковые датчики могут работать в любом положении. Однако, следует избегать положений, при которых происходит сильное загрязнение поверхности сенсора. Капли воды и других жидкостей на поверхности датчика могут влиять на работу, но небольшой слой пыли или краски - не влияют. 

Для сканирования объектов с плоской и гладкой поверхностью следует устанавливать датчики под углом 90 ±3°. С другой стороны, неровные поверхности могут охватываться под большими углами. В понятии ультразвуковых датчиков, поверхность считается грубой, когда глубина её шероховатостей сопоставима с длиной волны ультразвука. Звук затем отражается в рассеянной форме, что приводит к сокращению рабочего диапазона. В случае с грубыми поверхностями максимально допустимое отклонение угла и максимально возможный диапазон определения должен определяться опытным путем. 

Звукопоглощающие материалы, такие как вата или мягкие пенки, также уменьшают рабочий диапазон. С другой стороны, жидкие и твердые материалы являются очень хорошими отражателями звука.

Schematic representation of the optimal scanning angles of ultrasonic sensors for flat and smooth surfaces
Optimal scanning angles for flat and smooth surfaces

Монтажное положение и синхронизация

Два или более установленных рядом датчика могут оказывать влияние друг на друга. Во избежание этого датчики необходимо устанавливать на достаточно большом расстоянии или синхронизировать между собой. В следующей таблице представлены минимальные монтажные расстояния между несинхронизированными датчиками.

Минимальное расстояние между несинхронизированными датчиками при монтаже..

Operating range
0,07 m≥ 0,25 m≥ 1,10 m
0,15 m≥ 0,25 m≥ 1,30 m
0,24 m≥ 0,25 m≥ 1,40 m
0,25 m≥ 0,35 m≥ 2,50 m
0,35 m≥ 0,40 m≥ 2,50 m
0,7 m≥ 0,70 m≥ 4,00 m
1,0 m≥ 0,70 m≥ 4,00 m
1,3 m≥ 1,10 m≥ 8,00 m
3,4 m≥ 2,00 m≥ 18,00 m
6,0 m≥ 4,00 m≥ 30,00 m

Монтажные расстояния должны рассматриваться, как стандартные значения. При расположении объектов под углом, звук может отражаться на соседний датчик. В этом случае минимальные монтажные расстояния следует определять опытным путем. Некоторые датчики могут синхронизироваться друг с другом, что позволяет использовать меньшие монтажные расстояния, чем указанные в таблице.

Schematische Darstellung von Montageabstände für Ultraschallsensoren
Расстояние между креплениями ультразвуковых датчиков

Если ультразвуковые датчики установлены на расстоянии меньшем, чем указаны в таблице, их следует синхронизировать друг с другом, что позволит им выполнять измерения в одно и то же время.

Большинство датчиков microsonic имеют встроенную синхронизацию, которая активируется через контакт  5 на разъеме. Другим датчикам требуется внешний сигнал синхронизации.

Synchronisation using pin 5
Synchronisation using pin 5

Перенаправление звука

Звуковую волну можно перенаправить без существенных потерь с помощью звукоотражающей, гладкой поверхности. С помощью дополнительного оборудования можно отклонить звук на 90°. Это можно использовать в особых применениях.

90°- Schallumlenkfläche
Звукоотражающая поверхность под углом 90°

Точность

Абсолютная точность - это несоответствие реального расстояния между датчиком и объектом и измеренным датчиком расстоянием. Точность зависит от отражающих свойств объекта и физических явлений, воздействующих на скорость звука в воздухе. Объекты с низкими отражающими свойствами или с неровностями поверхности, превышающими длину ультразвуковой волны, имеют негативное влияние на точность. Это невозможно определить точно, но как правило, принимается погрешность нескольких длин волны используемой сверхзвуковой частоты.

Температура воздуха

Самое большое влияние на скорость звука и на точность оказывает температура воздуха (0 17%/K), поэтому большинство ультразвуковых датчиков microsonic имеют температурную компенсацию. Еще лучше осуществить сравнительное измерение по конкретному расстоянию, чтобы определить влияние температуры. Например, датчики серии pico специально разработаны для таких сравнительных измерений. Точность датчиков с термокомпенсацией доходит до ± 1 %..

Атмосферное давление

Скорость звука по широкому диапазону не зависит от давления воздуха. Компания microsonic разработала специальные датчики для измерения расстояния в условиях избыточного давления до 6 бар.

Относительная влажность

В отличие от температуры, относительная влажность воздуха практически не оказывает влияния на точность измерений.

Стабильность позиционирования R

Стабильность позиционирования, или воспроизводимость, описывает отклонение измеренного расстояния при одинаковых условиях за конкретный период. Стабильность позиционирования датчиков microsonic составляет более ±0 15%.