Ультразвуковой датчик в пластиковом прямоугольном корпусе F42. Рабочее расстояние 30...500 мм. Излучатель на боковой стороне корпуса

Как работает ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик излучает импульс в ультразвуковом диапазоне. Этот импульс распространяется со скоростью звука в 344 метров в секунду до тех пор, пока не столкнется с объектом. Ультразвуковой импульс отражается от объекта и возвращается обратно к датчику, где от него поступает "эхо". Измеряя время, необходимое для прохождения звукового импульса от датчика к объекту и обратно, можно точно рассчитать расстояние до объекта. Этот принцип измерения также называется "Время полета", или измерение времени прохождения.

Из чего состоит ультразвуковой датчик

Ультразвуковой промышленный датчик состоит из корпуса, внутри которого размещены электроника датчика, ультразвуковая головка с пьезоэлектрическим излучаелем, а также разъем или клеммник для электрического подключения.

В датчиках F42 излучатель установлен на большой лицевой плоскости, а в серии F42S - на боковой плоскости..

В головку датчика помещен ультразвуковой излучатель, который в датчиках с одной головкой выполняет роль как приемника, так и передатчика. В большинстве случаем используется пьезоэлектрический элемент. Магнитострикционные ультразвуковые излучатели используются реже из-за их меньшей рабочей частоты и больших габаритов.

Дальность обнаружения

Активная зона излучения ультразвукового датчика называется дальностью обнаружения и ограничивается кратчайшим и наибольшим рабочим расстоянием. Наибольшее рабочее расстояние указано в номере модели.  Ультразвуковой датчик обнаруживает объекты в пределах своего диапазона обнаружения, независимо от того, приближаются ли они в осевом направлении или движутся боком в звуковом луче.

Слепая зона ультразвукового датчика

Слепая зона важна для функционирования ультразвукового датчика. Эта зона - первая область, расположенная прямо перед преобразователем датчика. В этой зоне невозможно проводить измерения. Размер слепой зоны датчика зависит от множества факторов. К ним относятся:

• Длительность звукового импульса;
• Частота, с которой звук движется через воздух (или другую среду).

Сочетание этих двух факторов делает невозможным проведение надежного измерения в первой зоне непосредственно перед датчиком. Это связано с тем, что ультразвуковой датчик излучает звук и должен переключиться, чтобы принять его. Передача и прием не могут осуществляться одновременно, поэтому при измерении образуется слепая зона. Когда объект находится в слепой зоне, он не обнаруживается. В качестве эмпирического правила можно сказать, что слепая зона составляет от 5% до 10% от максимального диапазона измерения датчика: чем меньше диапазон обнаружения, тем меньше слепая зона.

Для каких целей могут использоваться ультразвуковые датчики?

Теперь понятно, что такое ультразвуковой датчик и как он работает. Как мы можем воплотить это в полезное применение? Приведенные ниже области применения являются хорошими примерами использования ультразвуковых датчиков.

Жидкость

От прозрачной воды до темного кофе - ультразвуковой датчик обнаруживает практически любую жидкость. Ультразвуковые датчики используются во множестве приложений в индустрии продуктов питания и напитков, например, для измерения уровня в наполненных бутылках с такими напитками, как газировка. Другие области применения - определение полноты или пустоты банок с супом, упаковок с соусом для жарки, банок с арахисовым маслом или бутылок с соевым соусом.

Обнаружение прозрачных материалов

Данные датчики нечувствительны к прозрачности. Прозрачные объекты, такие как стекло, пластик или очень тонкая фольга, могут быть обнаружены без проблем. Примерами таких применений являются пластиковые упаковки, содержащие хлеб и мясные продукты, термоусадочная пленка, обернутая вокруг упакованного сыра, или обнаружение наличия уплотнительной фольги на упаковке свежих спредов. В любой области применения, где задействованы прозрачные объекты, ультразвуковые датчики могут стать решением для надежного обнаружения.

Автоматические парковки

На автомобильных стоянках и в гаражах въезд контролируется с помощью шлагбаумов. Барьер не должен опускаться, если под ним находится автомобиль. Ультразвуковые датчики особенно подходят для контроля этой процедуры. Они обнаруживают объекты независимо от типа или цвета автомобиля и контролируют всю область под шлагбаумом. Датчики легко и быстро устанавливаются в корпус шлагбаума. Если несколько шлагбаумов установлены рядом друг с другом, ультразвуковые датчики должны быть синхронизированы друг с другом для предотвращения взаимных помех. 

Цветные материалы

Ультразвуковые сенсоры не восприимчивы к цвету. Другое часто встречающееся применение - обнаружение всевозможных сладостей, упакованных в ассортиментные упаковки. Популярным применением является измерение уровня в банках с красками. Будь краска лимонно-желтой, рубиново-красной, стальной синей или темно-черной, ее можно обнаружить с помощью ультразвукового датчика, невосприимчивого к цвету.

Крупнозернистый, мелкий или плотный песок

Датчик не только измеряет независимо от цвета, но и невосприимчив к форме. Благодаря этому ультразвуковые датчики часто используются в системах измерения и обнаружения сыпучих продуктов. Будь то измерение уровня песка из ракушечника или измерение степени заполнения лотка контейнера, наполненного шлифовальной пылью со станка с ЧПУ, ультразвуковые датчики чрезвычайно подходят для этих целей. Кроме того, ультразвуковые датчики невосприимчивы к пыли в воздухе, что позволяет проводить надежные измерения уровня пильной пыли или древесных опилок.

Звукопоглощающие материалы

Текстиль, кожа и вспененные материалы известны своими звукопоглощающими свойствами. Они могут выполнять корректные измерения, несмотря на высокий уровень звукопоглощения этих материалов.

Скачать каталог Ультразвуковые Датчики Pepperl+Fuchs серии F42