ملخص المقال: ماذا يفعل المستشعر بالموجات فوق الصوتية وكيف يعمل?
مستشعر بالموجات فوق الصوتية يعمل عن طريق انبعاث الموجات الصوتية بتردد مرتفع للغاية بالنسبة للبشر لسماع. ثم ينتظر انعكاس الصوت مرة أخرى ويحسب المسافة بناءً على الوقت المطلوب. هذا مشابه لكيفية قيام الرادار بقياس الوقت الذي يستغرقه موجة راديو للعودة بعد ضرب كائن.
النقاط الرئيسية:
1. مستشعر الموجات فوق الصوتية مقابل. مستشعر الحركة: الفرق الأكبر بين مستشعر الأشعة تحت الحمراء ومستشعر الموجات فوق الصوتية هو الطريقة التي يعملون بها. تستخدم المستشعرات بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية لتحديد المسافة من كائن ، بينما تستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء ضوء الأشعة تحت الحمراء لاكتشاف وجود كائن.
2. كيف يكتشف مستشعر الموجات فوق الصوتية المسافة? تقيس أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية المسافة إلى كائن مستهدف عن طريق إرسال نبض صوتي فوق نطاق السمع البشري (الموجات فوق الصوتية) نحو الهدف. ثم يقيس الوقت الذي يستغرقه صدى الصوت للعودة.
3. تشغيل مستشعر بالموجات فوق الصوتية: يستشعر المستشعر بالموجات فوق الصوتية نبضًا صوتيًا في النطاق بالموجات فوق الصوتية ، والذي ينتشر عبر الهواء حتى يواجه كائنًا. ثم ترتد النبض الصوتي عن الكائن ويعيد إلى المستشعر كـ “صدى”.
4. عيوب استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية: تشمل بعض العيوب الشائعة لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التقليدية مسافة اختبار محدودة وقراءات غير دقيقة وطرق المسح الضوئي غير المرنة. ومع ذلك ، يمكن تخفيف هذه العيوب مع أدوات وتقنيات الاختبار غير المدمر (NDT).
5. نطاق مستشعر بالموجات فوق الصوتية: تعمل محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية بترددات تتراوح من 30-500 كيلو هرتز للتطبيقات المقترنة بالهواء. أجهزة استشعار التردد المنخفض (30-80 كيلو هرتز) أكثر فعالية في القياسات طويلة المدى ، في حين أن أجهزة استشعار التردد العالية أكثر فعالية لقياسات قصيرة المدى.
6. ما الذي لا يمكن اكتشاف مستشعر الموجات فوق الصوتية? يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف الأشياء بغض النظر عن لونها أو سطحها أو مادة ، باستثناء مواد ناعمة جدًا مثل الصوف التي تمتص الصوت. كما أنها خيار موثوق للكشف.
أسئلة:
1. ماذا يفعل المستشعر بالموجات فوق الصوتية وكيف يعمل?
يستشعر المستشعر بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية على تردد مرتفع للغاية بالنسبة للبشر لسماع وحساب المسافة بناءً على الوقت الذي يستغرقه الصوت ليعود إلى الوراء.
2. ما هو الفرق بين مستشعر الحركة ومستشعر بالموجات فوق الصوتية?
تكتشف مستشعرات الحركة الحركة باستخدام تقنيات مختلفة ، بينما تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية لقياس المسافة.
3. كيف يكتشف مستشعر الموجات فوق الصوتية المسافة?
أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية تقيس المسافة عن طريق إرسال نبضات صوتية وقياس الوقت الذي يستغرقه الصدى للعودة.
4. ما الذي يؤدي إلى مستشعر بالموجات فوق الصوتية?
يستشعر المستشعر بالموجات فوق الصوتية نبضًا صوتيًا ، يرتد عن كائن ويعود كصدى إلى المستشعر.
5. ما هي عيوب استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية?
تتضمن بعض العيوب مسافة اختبار محدودة وقراءات غير دقيقة وطرق المسح الضار غير المرنة.
6. ما هو نطاق مستشعر الموجات فوق الصوتية?
يعتمد النطاق على تواتر المستشعر بالموجات فوق الصوتية ، حيث تكون أجهزة استشعار التردد المنخفضة أكثر فاعلية لقياسات طويلة المدى.
7. ما الذي لا يمكن اكتشاف مستشعر الموجات فوق الصوتية?
لا يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف مواد ناعمة جدًا مثل الصوف التي تمتص الصوت. كما أنها خيار موثوق به لاكتشاف العناصر الشفافة أو التي يصعب اكتشافها.
8. كيف يمكن التغلب على عيوب استخدام المستشعرات بالموجات فوق الصوتية?
يمكن تخفيف العيوب باستخدام أدوات وتقنيات الاختبار غير المدمرة الصحيحة.
9. يمكن استخدام أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية للكشف عن الوجود?
نعم ، يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف وجود كائنات بغض النظر عن اللون أو السطح أو المواد.
10. هي أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية فعالة لقياسات طويلة المدى?
نعم ، أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد أكثر فاعلية للقياسات بعيدة المدى.
11. هل تعمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بشكل جيد مع كائنات شفافة?
نعم ، أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي خيار موثوق به لاكتشاف كائنات شفافة حيث قد تفشل التقنيات البصرية.
12. كيف تقارن أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء?
تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية ، بينما تستخدم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ضوء الأشعة تحت الحمراء للكشف.
13. ما هي بعض التطبيقات المحتملة لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية?
يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لقياس المسافة ، واكتشاف الكائنات ، واستشعار المستوى ، واستشعار القرب ، والمزيد.
14. ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار مستشعر بالموجات فوق الصوتية?
تشمل العوامل التي يجب مراعاتها نطاق التردد ونطاق القياس والدقة ومتطلبات الطاقة والظروف البيئية.
15. كيف يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية في الروبوتات?
يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية للكشف عن العقبات وقياس المسافات والمساعدة في التنقل للأنظمة الآلية.
32 “الارتفاع =” 32 “] ماذا يفعل المستشعر بالموجات فوق الصوتية وكيف يعمل
تعمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية عن طريق انبعاث موجات صوتية بتردد مرتفع للغاية على البشر لسماعها. ثم ينتظرون أن ينعكس الصوت مرة أخرى ، وحساب المسافة بناءً على الوقت المطلوب. هذا مشابه لكيفية قيام الرادار بقياس الوقت الذي يستغرقه موجة راديو للعودة بعد ضرب كائن.
مخبأة
32 “الارتفاع =” 32 “] ما هو الفرق بين مستشعر الحركة ومستشعر الموجات فوق الصوتية
الفرق الأكبر بين مستشعر الأشعة تحت الحمراء مقابل. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي الطريقة التي يعمل بها المستشعر. تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية موجات صوتي. من ناحية أخرى ، تستخدم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ضوء الأشعة تحت الحمراء لتحديد ما إذا كان هناك كائن موجود أم لا.
مخبأة
32 “الارتفاع =” 32 “] كيف يكتشف المستشعر بالموجات فوق الصوتية المسافة
أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية (تسمى أحيانًا محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية) ، قياس المسافة إلى أو وجود كائن مستهدف عن طريق إرسال نبض صوتي ، فوق نطاق السمع البشري (الموجات فوق الصوتية) ، نحو الهدف ثم قياس الوقت الذي يستغرقه صدى الصوت إلى يعود.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما الذي يؤدي إلى مستشعر الموجات فوق الصوتية
يستشعر المستشعر بالموجات فوق الصوتية نبضًا صوتيًا في نطاق الموجات فوق الصوتية. ينتشر نبض الصوت هذا بسرعة الصوت عبر الهواء (حوالي 344 مترًا في الثانية) حتى تواجه نبض الصوت كائنًا. يرتد النبض الصوتي عن الكائن ويعيد في الاتجاه المعاكس إلى المستشعر حيث هذا "صدى صوت" تم استلامه.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما هي 3 عيوب باستخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية
تشمل بعض العيوب الشائعة لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التقليدية مسافة اختبار محدودة وقراءات غير دقيقة وطرق المسح الضوئي غير المرنة. ومع ذلك ، يمكن تخفيف كل هذه العيوب وحتى التغلب عليها مع أدوات وتقنيات NDT الصحيحة.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما هو نطاق مستشعر الموجات فوق الصوتية
تعمل محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية بترددات في حدود 30-500 كيلو هرتز للتطبيقات المقترنة بالهواء. مع زيادة التردد بالموجات فوق الصوتية ، يزداد معدل التوهين. وبالتالي ، فإن أجهزة استشعار التردد المنخفض (30-80 كيلو هرتز) أكثر فاعلية بالنسبة للمسافة الطويلة ، في حين أن أجهزة استشعار التردد العالية أكثر فاعلية لمدى قصير.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما الذي لا يمكن اكتشاف المستشعر بالموجات فوق الصوتية
للكشف عن الوجود ، تكتشف أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الأشياء بغض النظر عن اللون أو السطح أو المادة (ما لم تكن المادة ناعمة جدًا مثل الصوف ، حيث تمتص الصوت.) للكشف عن العناصر الشفافة وغيرها من العناصر التي قد تفشل فيها التقنيات البصرية ، فإن أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي خيار موثوق.
32 “الارتفاع =” 32 “] إلى أي مدى يمكن أن تصل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية
يوفر هذا المستشعر الاقتصادي من 2 سم إلى 400 سم من وظائف القياس غير الملامسة مع دقة تتراوح يمكن أن تصل إلى 3 مم.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما يتداخل مع أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية
إذا كان هناك مصادر أخرى للضوضاء بالموجات فوق الصوتية في المنطقة المجاورة ، فسيسمع المستشعر ذلك ويعطي قياسًا غير لائق عن المسافة. من الممكن أيضًا أن يردد نبض سابق أشياء متعددة ويبدو أنه يثير المستشعر مبكرًا.
32 “الارتفاع =” 32 “] مدى دقة مسافة المستشعر بالموجات فوق الصوتية
على سبيل المثال ، فإن مستشعر مستوى المياه بالموجات فوق الصوتية يقرأ نطاقًا كاملًا يبلغ 12 قدمًا أو 144 بوصة سيكون له دقة ± 0.144 بوصة (في درجة الحرارة المحيطة والظروف الخاضعة للرقابة). نفس المستشعر الذي يقرأ مسافة 75 بوصة سيكون له دقة ± 0.075 بوصة.
32 “الارتفاع =” 32 “] كم من الوقت يمكن أن يكتشف المستشعر بالموجات فوق الصوتية
اكتشاف المدى الطويل: في الاستشعار الصناعي ، يتطلب المزيد والمزيد من التطبيقات اكتشافًا على المسافة. تكتشف أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على نطاقات طويلة تصل إلى أربعين قدمًا ، في حين أن محولات الحد والمستشعرات الاستقرائية لا.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما الذي يمكن أن يتداخل مع المستشعر بالموجات فوق الصوتية
يمكن أن تؤثر الرطوبة النسبية ودرجة حرارة الغلاف الجوي المحيط على نطاق الكشف عن الإشارة بالموجات فوق الصوتية. يمكن أن ينخفض نطاق الكشف عن المستشعر بالموجات فوق الصوتية مع ارتفاع درجة الحرارة ومع زيادة الرطوبة.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما هي عيوب المستشعرات بالموجات فوق الصوتية
تشمل بعض العيوب الشائعة لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التقليدية مسافة اختبار محدودة وقراءات غير دقيقة وطرق المسح الضوئي غير المرنة.
32 “الارتفاع =” 32 “] يمكن أن تمر أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية من خلال الجدران
تتصرف الموجات فوق الصوتية مثل الضوء أكثر من الصوت. على سبيل المثال ، يمكن للموسيقى من ستيريو أن تملأ منزلك بأكمله. لا يمكن أن تخترق الموجات فوق الصوتية الأسطح الصلبة (الجدران والأرضيات أو الأسقف) أو السفر حول الزوايا.
32 “الارتفاع =” 32 “] ماذا يحدث إذا كان هناك كائن أمام المستشعر بالموجات فوق الصوتية
يرسل نبضًا بالموجات فوق الصوتية عند 40 كيلو هرتز يسافر عبر الهواء وإذا كانت هناك عقبة أو كائن ، فسوف يعود إلى المستشعر.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما هو عيب الموجات فوق الصوتية
عيوب تقنيات الاختبار بالموجات فوق الصوتية:
أغلى من الطرق الأخرى. من الصعب استخدامها على مواد رقيقة. يمكن أن تسبب هندسة جزء مضاعفات. يحتاج إلى سطح أملس نسبيا لزوجين محول.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما مدى موثوقية المستشعر بالموجات فوق الصوتية
على سبيل المثال ، فإن مستشعر مستوى المياه بالموجات فوق الصوتية يقرأ نطاقًا كاملًا يبلغ 12 قدمًا أو 144 بوصة سيكون له دقة ± 0.144 بوصة (في درجة الحرارة المحيطة والظروف الخاضعة للرقابة). نفس المستشعر الذي يقرأ مسافة 75 بوصة سيكون له دقة ± 0.075 بوصة.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما هو عمر المستشعر بالموجات فوق الصوتية
يبلغ MTBF لخط منتج Maxsonar 232،896 ساعة ، مع ثقة 90 ٪ ، للمنتجات التي يتم تشغيلها عند 45 درجة مئوية أو أقل. لأنه لم يلاحظ أي إخفاقات أثناء اختبارنا ، نعتقد أنه يمكن اعتبار القيم في هذا التقرير كتقدير متحفظ لممرى المنتج.
32 “الارتفاع =” 32 “] ما الذي يمكن أن يمنع الموجات فوق الصوتية
كل من الزجاج والبلاستيك ، بغض النظر عما إذا كانت واضحة أم لا ، هي كائنات صلبة تعوق الصوت. ولا يمكن أن تمر موجة الصوت بالموجات فوق الصوتية 42 كيلو هرتز من خلالها لإكمال دورة تتراوح إلى الهدف وراء هذا الدرع.
32 “الارتفاع =” 32 “] يمكن أن تمر الموجات فوق الصوتية من خلال الجدران
تتصرف الموجات فوق الصوتية مثل الضوء أكثر من الصوت. على سبيل المثال ، يمكن للموسيقى من ستيريو أن تملأ منزلك بأكمله. لا يمكن أن تخترق الموجات فوق الصوتية الأسطح الصلبة (الجدران والأرضيات أو الأسقف) أو السفر حول الزوايا.
