Cảm biến siêu âm

Cảm Biến Siêu Âm Là Gì? Những Câu Hỏi Thường Gặp

Như tên cho thấy, cảm biến siêu âm đo khoảng cách bằng cách sử dụng sóng siêu âm.
Đầu cảm biến phát ra sóng siêu âm và nhận sóng phản xạ lại từ mục tiêu. CB siêu âm đo khoảng cách đến mục tiêu bằng cách đo thời gian giữa phát và nhận.

Cảm biến siêu âm là gì?

CB siêu âm là thiết bị điều khiển công nghiệp sử dụng sóng âm thanh trên 20.000 Hz, nằm ngoài phạm vi nghe thấy của con người, để đo và tính toán khoảng cách từ cảm biến đến một đối tượng mục tiêu xác định. 

Cảm biến siêu âm hoạt động như thế nào?

Cảm biến có một bộ chuyển đổi bằng gốm sẽ rung khi năng lượng điện được áp dụng vào nó. Các rung động nén và mở rộng các phân tử không khí theo sóng từ mặt cảm biến đến đối tượng mục tiêu. Một bộ chuyển đổi vừa truyền vừa nhận âm thanh. 

CB siêu âm sẽ đo khoảng cách bằng cách phát ra sóng âm thanh và sau đó “lắng nghe” trong một khoảng thời gian nhất định, cho phép tiếng vọng trở lại của sóng âm thanh dội lại mục tiêu, trước khi truyền lại.  

Khi nào tôi sử dụng CB siêu âm?

Bởi vì CB siêu âm sử dụng âm thanh thay vì ánh sáng để phát hiện, chúng hoạt động trong các ứng dụng mà cảm biến quang điện có thể không hoạt động được. 

CB siêu âm là một giải pháp tuyệt vời để phát hiện đối tượng rõ ràng và để đo mức chất lỏng, các ứng dụng mà cảm biến quang điện gặp khó khăn vì độ trong mờ của mục tiêu. Màu mục tiêu và / hoặc độ phản xạ không ảnh hưởng đến CB siêu âm có thể hoạt động đáng tin cậy trong môi trường có độ chói cao.

Ứng dụng cảm biến siêu âm đo mức
Ứng dụng cảm biến siêu âm đo mức, Nguồn ảnh: Siemens

Khi nào tôi nên sử dụng CB siêu âm so với cảm biến quang?

CB siêu âm mang lại lợi thế khi cảm nhận các vật thể rõ ràng, mực chất lỏng hoặc các bề mặt kim loại hoặc phản xạ cao. CB siêu âm cũng hoạt động tốt trong môi trường ẩm ướt vì chùm tia quang học có thể khúc xạ khỏi các giọt nước. 

Tuy nhiên, CB siêu âm dễ bị dao động nhiệt độ hoặc gió. Với cảm biến quang học, bạn cũng có thể có kích thước điểm nhỏ, phản hồi nhanh và trong một số trường hợp, bạn có thể chiếu điểm nhìn thấy lên mục tiêu để giúp căn chỉnh cảm biến. 

CB siêu âm bị nhiễu với tiếng ồn và sự giao thoa như thế nào?

Bất kỳ tiếng ồn âm thanh nào ở tần số mà CB siêu âm tiếp nhận, đều có thể gây nhiễu đầu ra của cảm biến đó. Điều này bao gồm những tiếng ồn có cường độ cao như tiếng còi tạo ra, tiếng rít của van xả, khí nén hoặc các thiết bị khí nén. 

Bạn cũng có thể nhận được nhiễu xuyên âm bằng cách đặt hai CB siêu âm có cùng tần số gần nhau. Một loại nhiễu khác, nhiễu điện, không dành riêng cho CB siêu âm.

Những điều kiện môi trường nào ảnh hưởng đến cảm biến siêu âm?

Sự dao động nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ của sóng âm thanh của CBSA. Khi nhiệt độ tăng, sóng âm thanh truyền nhanh hơn đến và đi từ mục tiêu. Mặc dù mục tiêu có thể chưa dịch chuyển, nhưng cảm biến sẽ cho thấy mục tiêu đang ở gần hơn. 

Các dòng không khí do thiết bị khí nén hoặc quạt cũng có thể làm lệch hướng hoặc làm nhiễu loạn đường đi của sóng siêu âm. Điều này có thể khiến cảm biến không thể nhận ra vị trí chính xác của mục tiêu.

Tại sao tôi cần để CBSA của mình nóng lên trước khi vận hành?

CB siêu âm không nên được định cấu hình hoặc hoạt động cho đến khi nó nóng lên. Khi một cảm biến được cấp nguồn lần đầu tiên, các thành phần riêng lẻ sẽ nóng lên và cũng làm nóng không gian và các thành phần xung quanh. 

Sự dao động nhiệt độ từ khi bắt đầu lạnh đến nhiệt độ hoạt động được gọi là “Trôi khởi động”. Trước khi tất cả các bộ phận đã ổn định ở nhiệt độ hoạt động chính xác, độ chính xác của các phép đo của bạn có thể bị ảnh hưởng.  

Vùng chết là gì?

Vùng chết là vùng nằm ngay phía trước mặt đầu dò, nơi cảm biến không thể thực hiện các phép đo một cách đáng tin cậy. Điều này là do một hiện tượng được gọi là “Ringing”. 

“Ringing” là hiện tượng đầu dò tiếp tục rung sau xung kích thích. Năng lượng phải tiêu tan trước khi đầu dò có thể lắng nghe tiếng vọng trở lại. Đảm bảo xác định vị trí mục tiêu của bạn bên ngoài vùng chết được chỉ định của cảm biến siêu âm. 

CB siêu âm có chậm hơn cảm biến quang điện không?

Đúng. Tốc độ âm thanh chậm hơn đáng kể so với tốc độ ánh sáng, do đó, về bản chất, cảm biến siêu âm sẽ chậm hơn so với cảm biến quang học.

Tôi nên tránh những loại mục tiêu nào khi sử dụng CB siêu âm?

Các mục tiêu tốt nhất để sử dụng với cảm biến siêu âm là các bề mặt lớn, phẳng, rắn của các vật liệu như kim loại, gốm, thủy tinh hoặc gỗ. Vị trí phải luôn vuông góc với cảm biến. Nên tránh các mục tiêu có bề mặt mềm hoặc không đều, chẳng hạn như viên nén, mùn cưa hoặc bọt.

Cách tốt nhất để phát hiện các vật thể được đặt ngẫu nhiên bằng sóng siêu âm là gì?

Dạy cho cảm biến biết bề mặt nền (background) là tình trạng tốt của bạn. Bằng cách dạy bề mặt nền (background) phản xạ siêu âm là điều kiện tốt, bất kỳ vật thể nào lọt vào giữa cảm biến và nền sẽ được phát hiện, do đó khiến đầu ra chuyển đổi.


Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công

Tâm Mr. – Admin

Bài viết được tham khảo và dịch từ Banner Engineering

Bài viết cùng chuyên mục:

  1. Cảm biến tiệm cận là gì? Các loại cảm biến tiệm cận và ứng dụng
  2. Cảm Biến Hồng Ngoại là gì? Nguyên lý hoạt động, Các câu hỏi thường gặp
  3. Các loại Cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
  4. Cảm biến áp suất là gì? Các công nghệ chế tạo và Nguyên lý hoạt động
  5. Load Cell là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động của Load Cell

Thư viện bài viết:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *