Serviceline
Служба поддержки клиентов подразделения "Промышленные датчики"
Serviceline Explosion Protection

Сведения об ультразвуковых датчиках (часть 5): простота установки и сборки

Очистка ультразвукового датчика

Ultrasonic sensor used for detection of printed circuit boards (PCB)
В данном случае ультразвуковой датчик применяется для обнаружения печатных плат. Что необходимо учитывать при установке и сборке ультразвуковых датчиков?

Ультразвуковые датчики могут устанавливаться и эксплуатироваться в любом положении, и они крайне устойчивы к условиям окружающей среды. Тем не менее, при настройке ультразвуковых датчиков следует учитывать некоторые моменты для достижения идеальных результатов измерений. Например, при очистке ультразвукового датчика старайтесь не повредить поверхность датчика (разделяющий слой) и пеноматериал вокруг преобразователя. Капли воды или сухая корка на усиливающем слое могут влиять на работу ультразвукового датчика. Примечание. Небольшой налёт пыли не является критичным.

Направление действия

Обнаруживаемые объекты могут входить в зону звукового пучка с любой стороны. Предполагаемые точки обнаружения можно определить, используя значения дальности действия и диаграммы направленности, приведённые в технических характеристиках ультразвукового датчика.

Свойства поверхности объекта

Ультразвуковые датчики могут обнаруживать твердотельные, жидкие и порошкообразные объекты. Для оценки отражённого звука датчика большое значение имеют свойства поверхности объекта. Ровные, гладкие поверхности, расположенные под прямым углом к пучку, характеризуются наилучшим отражением звука. Для надёжного обнаружения угловое отклонение измерительной пластины не должно превышать 3°.

Такие свойства материала, как прозрачность, цвет или обработка поверхности (глянцевая или матовая), не влияют на надёжность обнаружения. Шероховатые поверхности отражают звуковую энергию в нескольких направлениях, что приводит к снижению итоговой дальности обнаружения. С другой стороны, шероховатые поверхности допускают более значительное угловое отклонение благодаря рассеянному отражению ультразвукового сигнала.

Это свойство можно использовать для определения уровней заполнения или высоты отвалов крупнозернистых материалов с угловым отклонением до 45° (при уменьшенной дальности действия).

Особенно хорошо поддаются обнаружению следующие объекты:

  • все гладкие и твёрдые объекты, расположенные перпендикулярно звуковому лучу;
  • все расположенные случайным образом твёрдые объекты с шероховатой поверхностью, вызывающей рассеянное отражение;
  • поверхности жидкостей под углом <3° относительно оси луча.

Следующие материалы плохо поддаются обнаружению:

  • материалы, поглощающие ультразвуковые сигналы, например, фетр, хлопок, грубые ткани и пеноматериалы;
  • материалы с температурой более 100 °C.

Для обнаружения таких материалов рекомендуется использовать датчики с разделённым излучателем и приемником.


Звуковой пучок и зазор


Характеристика (диаграмма) направленности ультразвуковых датчиков обозначается термином «звуковой пучок». Обнаружение объектов происходит внутри звукового пучка, если они отражают достаточное количество звука обратно на датчик. Характеристика направленности зависит от отражательных свойств объекта. Поэтому в технических характеристиках приводятся графики звукового пучка для различных стандартных объектов. Звуковой пучок не имеет чётко определенных границ и может изменяться в зависимости от условий окружающей среды, таких как температура или влажность.

Если в области применения датчика присутствуют нежелательные объекты, отражающие звуковую энергию, то необходимо предусмотреть наличие зазора вокруг звукового пучка. Это единственный способ предотвратить неверное переключение, вызванное непредусмотренными отражениями.

Характеристика направленности 2 (круглый стержень, 25 мм) может использоваться для определения ориентации при наличии мелких, округлых объектов и объектов с плохими отражательными свойствами. Она также может использоваться для гладких поверхностей, расположенных параллельно пучку ультразвукового датчика (внутренние стенки контейнера, трубы). Для более крупных объектов с хорошими отражательными свойствами (создающие помехи кромки) необходимо обеспечить зазор, соответствующий по меньшей мере характеристике направленности 1 (плоская пластина, 100 мм x 100 мм).

Если обеспечить запас невозможно, большинство ультразвуковых датчиков Pepperl+Fuchs предоставляют возможность изменения формы звукового луча. Эту процедуру можно выполнить с помощью кнопок обучающего режима или интерфейса программирования и программного обеспечения. Программное обеспечение позволяет выборочно подавлять множество создающих помехи объектов в пределах рабочего диапазона (подавление неподвижных целевых объектов).


Минимальные интервалы при параллельном монтаже ультразвуковых датчиков

Чтобы исключить взаимное влияние ультразвуковых датчиков, установленных параллельно и работающих в одном диапазоне, необходимо обеспечить наличие минимального расстояния между датчиками, как показано на рисунках ниже. Значения, приведённые в таблице, являются рекомендуемыми. Они применяются, если пучки выровнены параллельно друг другу, а поверхности объектов расположены под прямым углом к оси луча. Фактическое расстояние (X) зависит от выравнивания, типа и поверхности мишени, находящейся в зоне звукового пучка.


Минимальные интервалы при монтаже ультразвуковых датчиков напротив друг друга

Приведенные в таблице интервалы необходимо соблюдать при монтаже датчиков напротив друг друга. Если возникают помехи, может потребоваться увеличить расстояние (X) или, при необходимости, активировать функцию синхронизации или мультиплицирования. Синхронизированные и несинхронизированные ультразвуковые датчики не должны монтироваться друг напротив друга.


Уже доступно: Руководство по технологии — ультразвуковые датчики