УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК

Звук – это механические колебания, распространяющиеся в упругой среде (твердые тела, жидкости, газы). Частотный ультразвуковой диапазон находится в пределах от 20 кГц до 1-2 мГц.

На практике, как правило, используются частоты 100-400 кГц.

Основными параметрами, характеризующими ультразвук, являются:

• скорость распространения;
• степень затухания (поглощения);
• коэффициенты отражения и рассеивания.

Они зависят от физических свойств среды, например, плотности и положены в основу принципа действия ультразвуковых датчиков (УЗД).

Конструктивно эти устройства представляют собой излучатель, приемник и схему обработки сигнала, которая анализирует разницу между излученным и принятым лучом.

В зависимости от исполнений и принципов обнаружения различают несколько типов УЗД.

Диффузного типа.

Измеряют время прохождения сигнала до объекта и обратно. Являются наиболее распространенными видами.

Рефлекторные или отраженного луча.

В датчиках этого типа используется дополнительный контрольный отражатель. Это повышает точность обнаружения, поскольку позволяет анализировать несколько параметров принятого луча: отраженного от отражателя и объекта.

Сквозного луча.

Предыдущие типы ультразвуковых датчиков имеют однокорпусное исполнение. В детекторах сквозного луча излучатель и приемник выполнены в отдельных корпусах и устанавливаются друг напротив друга.

Работают при пересечении луча, поэтому их можно назвать линейными.

К достоинствам ультразвуковых датчиков следует отнести высокую точность, универсальность, возможность работы в условиях повышенной загрязненности.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК УРОВНЯ

Среди других типов датчиков уровня ультразвуковые отличаются возможностью работы в режиме непрерывного контроля.

Принцип действия заключается в измерении расстояния до поверхности жидкости (водя или топлива). В зависимости от типа измерителя эта величина может лежать в пределах от сантиметров до нескольких метров.

Например:

• модель UM30-15111 работает в диапазоне 800-8000 мм (80 см-8 метров);
• а UM30-11113 – 30-350 мм.

Конечно, одновременно обеспечить максимальный нижний и верхний пределы замеров нельзя, то есть, скорее всего вы не найдете устройства, позволяющего контролировать расстояния 1-2 см (min) b 10 м(max).

Но на практике такие задачи почти не встречаются. Если подобная необходимость имеется, то можно использовать два датчика с диапазоном рабочих расстояний, перекрывающих друг-друга.

При этом они обеспечивают высокую точность измерения уровня, не имеют подвижных механических частей как герконовые (поплавок), что гарантирует высокую надежность, длительный срок службы и минимальный объем работ по техническому обслуживанию.

При этом погрешность измерения может составлять не более 1%.

В зависимости от выходного сигнала УЗД бывают:

• аналоговые (в зависимости от значения измеряемой величины на выходе изменяются ток и (или) напряжение;
• цифровые (передают информацию в двоичном коде);
• пороговые (имеют два состояния: включено- выключено).

Все ультразвуковые датчики являются активными устройствами, то есть для работы им требуется напряжение питания.

Очевидно, что измерять расстояние до раздела сред можно не только до жидких, но и сыпучих веществ.

Кроме того, принцип измерения расстояния используется и в других типах датчиков, например, парковки.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ

Такого рода устройства чаще называют извещателями и используют в системах охранной сигнализации. Впрочем, датчик движения тоже достаточно ходовое наименование.

Принцип работы в этом случае иной и основывается на эффекте Доплера – изменение частоты отраженного от объекта сигнала в зависимости от скорости и направления его движения. Аналогично работают и микроволновые приборы.

Основными характеристиками ультразвуковых извещателей являются:

• дальность действия;
• диаграмма зоны обнаружения.

Что касается последнего, то детекторы, использующие ультразвук имеют объемную зону, эллипсоидальной формы. Дальность действия составляет, в среднем, до 10 метров. Следует заметить, что на работу таких датчиков оказывают влияние материалы строительных конструкций и отделки помещений.

Если они обладают высокой степенью поглощения ультразвука, то дальность может уменьшится.

Способность обнаруживать перемещения используется и в других устройствах – светильниках, включающихся при движении в контролируемой зоне. Правда, самыми популярными являются инфракрасные (ИК) детекторы – они проще и дешевле.

Но ультразвуковые устойчивы к таким помехам как:

• засветки от мощных источников света;
• конвекционные потоки, в том числе сквозняки;
• электромагнитное излучение и наводки.

Это определяет их преимущество при использовании на улице и в производственных помещениях.