Capteurs à ultrasons
Ultrason, une personne ne perçoit pas de son avec une fréquence supérieure à 16 kHz, cependant, la vitesse de sa propagation dans l'air est connue et est de 344 m/s. Avec des données sur la vitesse du son et son temps de propagation, il est possible de calculer la distance exacte parcourue par l'onde ultrasonore. Ce principe est à la base du fonctionnement des capteurs à ultrasons.
Les capteurs à ultrasons sont largement utilisés dans divers domaines de production et constituent en quelque sorte un outil universel pour résoudre de nombreux problèmes d'automatisation des processus technologiques. Ces capteurs sont utilisés pour déterminer la distance et l'emplacement de divers objets.
Détermination du niveau d'un liquide (par exemple, consommation de carburant dans les transports), détection d'étiquettes, y compris transparentes, surveillance du mouvement d'un objet, mesure de distance, ce ne sont là que quelques-unes des applications possibles des capteurs à ultrasons.
En règle générale, il existe de nombreuses sources de contamination dans la production, ce qui peut devenir un problème pour de nombreux mécanismes, mais le capteur à ultrasons, en raison des particularités de son fonctionnement, n'a absolument pas peur de la contamination, car le boîtier du capteur, si nécessaire, peut être protégé de manière fiable contre d'éventuelles influences mécaniques.
Le capteur à ultrasons contient dans sa conception un transducteur piézoélectrique, qui est à la fois un émetteur et un récepteur. Le transducteur piézoélectrique émet une série d'impulsions sonores, puis reçoit l'écho et convertit le signal en une tension qui est transmise au contrôleur. En savoir plus sur l'utilisation de la technologie ici. effet piézoélectrique.
La fréquence des ultrasons varie de 65 kHz à 400 kHz, selon le type de transducteur, et le taux de répétition des impulsions est compris entre 14 Hz et 140 Hz. Le contrôleur traite les données et calcule la distance à l'objet.
La plage active du capteur à ultrasons est la plage de détection de travail. Portée de détection Il s'agit de la distance à l'intérieur de laquelle le transducteur à ultrasons peut détecter un objet, que l'objet s'approche de l'élément de détection dans une direction axiale ou se déplace à travers le cône sonore.
Il existe trois principaux modes de fonctionnement des capteurs à ultrasons : le mode opposé, le mode diffusion et le mode réflexe.
Pour le mode opposé caractérisé par deux appareils distincts, un émetteur et un récepteur, qui sont montés face à face. Si le faisceau ultrasonique est interrompu par un objet, la sortie est activée. Ce mode convient aux environnements difficiles où l'immunité aux interférences est importante. Le faisceau d'ultrasons parcourt la distance du signal une seule fois.Cette solution est coûteuse car elle nécessite l'installation de deux appareils, un émetteur et un récepteur.
Mode diffusion assuré par émetteur et récepteur dans le même boîtier. Le coût d'une telle installation est beaucoup plus faible, mais le temps de réponse est plus long que dans le mode inverse.
La plage de détection dépend ici de l'angle d'incidence sur l'objet et des propriétés de la surface de l'objet, puisque le faisceau doit être réfléchi depuis la surface de l'objet détecté lui-même.
Pour le mode reflex, l'émetteur et le récepteur sont également dans le même boîtier, mais le faisceau ultrasonique est maintenant réfléchi par le réflecteur. Les objets situés dans la plage de détection sont détectés à la fois en mesurant les changements de distance parcourue par le faisceau ultrasonore et en estimant l'absorption ou la perte de réflexion dans le signal réfléchi. Les objets insonorisants, ainsi que les objets avec des surfaces angulaires, sont facilement détectés avec ce mode de capteur. Une condition importante est que la position du réflecteur de référence ne change pas.
Une autre option pour utiliser les infrasons dans l'industrie est soudage par ultrasons.