超声波传感器工作原理

超声波接近式传感器采用了一种特殊的声波传送器,实现了声波的交替发射和接收。传送器发射出的超声波被物体反射,然后由传送器再次接收。声波发射后,超声波传感器将切换到接收模式。发射和接收之间所经过的时间与物体与传感器之间的距离成正比。

数字输出

感应必须在检测区域内才能发生。可以利用传感器的电位计或电子自学习功能(自学习按钮或外部自学习)调节所需要的感应范围。如果在设定的区域内探测到物体,输出状态将发生变化,并通过集成LED实现可视化显示。

目标物探测

声波在硬表面上的反射效果最佳。目标物可能是固体、液体、颗粒或粉末。一般来说,超声波传感器主要用于那些光学探测原理欠缺可靠性的物体检测领域。

标准目标物

标准目标物定义为下述尺寸的正方形扁平物体: 

  • 15 x 15 mm (Sde最长250 mm)
  • 30 x 30 mm (Sde最长1000 mm)
  • 100 x 100 mm (Sde > 1000 mm

目标物在垂直于传感器轴的方向安装。

尺寸

为确保可靠的物体检测,反射信号必须足够大。信号强度取决于物体的大小。使用标准物体,可实现完全检测距离Sd。

表面

吸音材料的检测将使最大感应距离降低。当物体的最大粗糙度不超过0.2mm时,可以获得最大的感应距离。
典型的吸音材料包括:

  • 泡沫橡胶
  • 棉/毛/布/毡
  • 多孔材料

声波锥体纵面图

本产品明目录的规格表中所示声波锥体纵面图表示超声波传感器的有效感应区域。图形所示是短距离旁波瓣,拓宽了传感器的近距离扩散角。由于吸音和空气扩散原因,旁波瓣在长距离处减小。大小、形状、表面特性和目标物检测方向对于超声波传感器的侧面检测区域具有非常大的影响。整个产品系列采用相同的声波锥体纵面图,例如感应范围相同的所有相关传感器均采用典型的100-1000 mm纵面图,包括数字量和模拟量输出。

测量方法

使用标准钢制正方形目标物来确定典型声波锥体纵面图的形状。

  • 15 x 15 mm Sde最长250 mm
  • 30 x 30 mm Sde最长1000 mm
  • 100 x 100 mm (Sde > 1000 mm)

目标物与传感器的参考轴垂直,在不同距离处,均从侧面接近。然后,用一根线连接测量点画出声波锥体纵面图。在探测圆形或其他形状的物体时,锥体形状可能会发生变化。