초음파 감지는 숨겨진 트랙, 금속, 복합재, 플라스틱, 세라믹의 불연속성을 감지하고 수위 감지를 위해 산업 응용 분야에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 이를 위해 초음파 센서가 빛 대신 소리를 사용하여 감지하기 때문에 고체 물질을 통해 음파의 전파를 나타내는 물리 법칙이 사용되었습니다.

초음파 감지의 원리는 무엇입니까?

음파 정의

소리는 매체를 통해 이동하는 기계적 파동으로 고체, 액체 또는 기체 일 수 있습니다. 음파는 전파 매체에 따라 특정 속도로 매체를 통해 이동할 수 있습니다. 고주파를 가진 음파는 경계에서 반사되어 독특한 에코 패턴을 생성합니다.

음파의 물리학 법칙

음파에는 특정 주파수 또는 초당 진동 수가 있습니다. 인간은 약 20Hz ~ 20KHz의 주파수 범위에서 소리를 감지 할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 사용되는 주파수 범위 초음파 감지 100KHz ~ 50MHz입니다. 특정 시간과 온도에서의 초음파 속도는 매질에서 일정합니다.

W = C / F (또는) W = CT

W = 파장

C = 매체의 음속

F = 파동의 주파수

T = 기간

초음파 검사의 가장 일반적인 방법은 종파 또는 전단파를 사용합니다. 종파는 입자 운동이 전파 파와 동일한 방향에있는 압축 파입니다. 전단파는 입자 운동이 전파 방향에 수직 인 파동 운동입니다. 초음파 감지는 테스트 대상에 고주파 음파를 도입하여 어떤 식 으로든 변경하거나 손상하지 않고 대상에 대한 정보를 얻습니다. 초음파 검출에서는 두 가지 값이 측정됩니다.

사운드가 수신 된 신호의 매체 및 진폭을 통과하는 데 걸리는 시간입니다. 속도와 시간에 따라 두께를 계산할 수 있습니다.

재료의 두께 = 재료 음속 X Time of Fight

“주파수와 파장 사이의 관계 설명 ”

파동 전파 및 입자 감지 용 변환기

음파를 보내고 에코를 수신하기 위해 일반적으로 트랜시버 또는 변환기라고하는 초음파 센서가 사용됩니다. 그들은 전기 에너지를 소리의 형태로 기계 에너지로 변환하는 레이더와 유사한 원리로 작동하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

일반적으로 사용되는 변환기는 접촉 변환기, 앵글 빔 변환기, 지연 선 변환기, 침지 변환기 및 이중 요소 변환기입니다. 접촉 변환기는 일반적으로 부품 외부 표면의 보이드 및 균열을 찾고 두께를 측정하는 데 사용됩니다. 각도 빔 변환기는 반사 및 모드 변환의 원리를 사용하여 시험 재료에서 굴절 된 전단 또는 종파를 생성합니다.

지연 라인 변환기는 교체 가능한 지연 라인과 함께 사용되는 단일 요소 종파 변환기입니다. 지연 라인 변환기를 선택하는 이유 중 하나는 표면에 가까운 해상도를 개선 할 수 있기 때문입니다. 지연은 반사경으로부터의 리턴 신호가 수신되기 전에 소자가 진동을 멈출 수 있도록합니다.

접촉 트랜스 듀서에 비해 침지 트랜스 듀서가 제공하는 주요 이점은 균일 커플 링으로 감도 변화 감소, 스캔 시간 감소, 소형 반사기에 대한 감도 증가입니다.

초음파 센서 작동 :

고전압의 전기 펄스가 초음파 변환기에 가해지면 특정 주파수 스펙트럼에 걸쳐 진동하고 폭발적인 음파를 생성합니다. 초음파 센서 앞에 장애물이있을 때마다 음파가 에코 형태로 반사되어 전기 펄스를 생성합니다. 음파를 보내고 에코를 수신하는 데 걸리는 시간을 계산합니다. 에코 패턴은 감지 된 신호의 상태를 확인하기 위해 음파 패턴과 비교됩니다.

3 초음파 감지와 관련된 응용 분야 :

금속의 장애물 또는 불연속 거리는 파도가 통과하는 매체의 음파 속도 및 에코 수신에 걸리는 시간과 관련이 있습니다. 따라서 초음파 감지는 입자 사이의 거리를 찾고, 금속의 불연속성을 감지하고 액체 수준을 나타내는 데 사용할 수 있습니다.

초음파 거리 측정

초음파 센서는 거리 측정 애플리케이션에 사용됩니다. 이 가제트는 정기적으로 짧은 초음파 사운드를 대상으로 전송하여 사운드를 센서로 다시 반사합니다. 그런 다음 시스템은 에코가 센서로 돌아 오는 데 걸리는 시간을 측정하고 매체 내의 사운드 속도를 사용하여 대상까지의 거리를 계산합니다.

“dc를 ac 공식으로 변환 ”

산업적으로 접근 가능한 초음파 세척 장치에는 다양한 종류의 변환기가 사용됩니다. 초음파 변환기는 솔벤트로 채워진 스테인리스 스틸 팬에 부착되고 사각 파가 적용되어 액체에 진동 에너지를 부여합니다.

초음파 거리 센서

초음파 거리 센서는 초음파 (사람의 청력보다 훨씬 높은) 박동이 장치에서 전송되는 수중 음파 탐지기를 사용하여 거리를 측정하고 에코 반환에 필요한 시간을 측정하여 목표까지의 거리를 결정합니다. 초음파 센서의 출력은 대상까지의 거리와 비교되는 가변 폭 비트입니다.

초음파 거리 센서의 8 가지 특징 :

공급 전압 : 5V (DC).
공급 전류 : 15mA.
변조 주파수 : 40Hz.
출력 : 0 – 5V (범위 내에서 장애물이 감지되면 출력이 높음).
빔 각도 : 최대 15도.
거리 : 2cm – 400cm.
정확도 : 0.3cm.
통신 : 포지티브 TTL 펄스.

초음파 거리 센서 작동 :

초음파 센서 모듈은 하나의 송신기와 하나의 수신기로 구성됩니다. 송신기는 40KHz 초음파 사운드를 전달할 수 있지만 최대 수신기는 40KHz 음파 만 수용하도록 설계되었습니다. 송신기 옆에있는 수신기 초음파 센서는 모듈이 앞쪽의 장애물에 직면하면 반사 된 40KHz를 수신 할 수 있어야합니다. 따라서 초음파 모듈 앞에 장애물이있을 때마다 343.2m / sec로 공기 매체를 통과하는 음파와 시간과 거리가 관련되어 있기 때문에 신호를 전송하고 수신하는 데 걸리는 시간을 계산합니다. 실행되는 동안 MC 프로그램 신호를 수신하면 데이터 즉, 마이크로 컨트롤러와 인터페이스 된 LCD에서 측정 된 거리 (cms)가 표시됩니다.

초음파 거리 센서 회로

특징적으로 로봇 공학 애플리케이션은 매우 인기가 있지만이 제품은 보안 시스템에 유용하거나 원할 경우 적외선 대체품으로도 유용합니다.

수위 감지 용 초음파 변환기

초음파 감지

비접촉식 수위 컨트롤러의 블록 다이어그램

비접촉식 액체 레벨 컨트롤러

위의 회로도는 비접촉식 액체 레벨 컨트롤러 이 다이어그램에서 초음파 센서 모듈은 마이크로 컨트롤러와 인터페이스됩니다. cm 단위로 측정 된 레벨 거리가 설정 점 아래로 떨어질 때마다 펌프는 마이크로 컨트롤러에 공급되는 초음파 변환기로 나오는 신호와 수신 레벨을 감지하여 시작합니다. 마이크로 컨트롤러가 초음파 변환기에서 신호를 수신하면 펌프를 켜거나 끄는 MOSFET을 통해 릴레이를 활성화합니다.

초음파 장애물 감지

초음파 센서는 대상의 존재를 감지하고 많은 로봇 처리 공장 및 공정 공장에서 대상까지의 거리를 측정하는 데 사용됩니다. ON 또는 OFF 디지털 출력이있는 센서는 물체의 존재를 감지하는 데 사용할 수 있으며, 센서에 따라 대상 이격 거리에 따라 변화하는 아날로그 출력이있는 센서는 시판 중입니다.

초음파