Conocimiento de la industria | La historia de los sensores ultrasónicos comienza con un...
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- 2024/5/29
Resumen
Los sensores ultrasónicos de proximidad son dispositivos que utilizan ondas sonoras para medir la distancia. Pueden emitir ultrasonidos de alta frecuencia y recibir ondas sonoras reflejadas para determinar la posición y la distancia de los objetos. Este tipo de sensor se utiliza ampliamente en diversos campos, como el radar de marcha atrás para automóviles, la medición industrial, el control del nivel de líquidos, etc.
Ya en el siglo XVIII, el misionero y biólogo italiano Spallanzani descubrió que los murciélagos se basan en un grito (ultrasonido) que los humanos no pueden oír para localizar obstáculos al estudiar las actividades de los murciélagos durante la noche. Después de que los murciélagos emiten ondas ultrasónicas, se basan en los ecos que devuelven para determinar la distancia, el tamaño, la forma y el movimiento de los objetos.
Desde finales del siglo XIX hasta principios del siglo XX, tras el descubrimiento del efecto piezoeléctrico y del efecto piezoeléctrico inverso en física, se encontró una forma de utilizar la electrónica para generar ultrasonidos, lo que rápidamente abrió el capítulo del desarrollo y la promoción de la tecnología de ultrasonidos. En 1922, se propuso por primera vez la definición de ultrasonidos, y los ultrasonidos se convirtieron en un concepto completamente nuevo. Alemania también tuvo la primera patente de invención para la terapia de ultrasonidos.
Después de su descubrimiento, el ultrasonido se ha utilizado ampliamente en diversas industrias. Desde el siglo XX, los sensores ultrasónicos se han utilizado ampliamente en diversas industrias y se han convertido en una categoría importante de sensores industriales. En este número se presentará brevemente qué son los sensores ultrasónicos y cómo utilizarlos en la producción industrial.
¿Qué es un sensor ultrasónico?
Los sensores ultrasónicos son sensores que convierten las señales ultrasónicas en otras señales energéticas (normalmente, señales eléctricas). Las ondas ultrasónicas son ondas mecánicas con una frecuencia de vibración superior a 20 kHz. Tienen las características de alta frecuencia, longitud de onda corta, pequeño fenómeno de difracción, especialmente buena direccionalidad y la capacidad de propagarse de manera direccional como rayos. Las ondas ultrasónicas tienen un gran poder de penetración en líquidos y sólidos, especialmente en sólidos opacos a la luz solar. Cuando las ondas ultrasónicas encuentran impurezas o interfases, producirán reflexiones significativas para formar ecos reflejados, y cuando encuentran objetos en movimiento, pueden producir el efecto Doppler; son ampliamente utilizadas en la industria, la defensa nacional, la biomedicina, etc.
Principio de funcionamiento del sensor ultrasónico
El funcionamiento básico de un sensor ultrasónico es similar al de los murciélagos, que utilizan la ecolocalización para encontrar insectos en vuelo. El transmisor emite ondas sonoras cortas de alta frecuencia, llamadas "chirridos", con una frecuencia de entre 23 kHz y 40 kHz. Cuando este pulso de sonido incide en un objeto, algunas de las ondas sonoras se reflejan de vuelta al receptor. Midiendo el intervalo de tiempo entre el envío y la recepción de la señal ultrasónica por parte del sensor, se puede calcular la distancia al objeto utilizando la siguiente fórmula.
d=0,5*t*c
Dónde:
d = distancia (metros)
t = intervalo de tiempo entre el envío y la recepción (segundos).
c = velocidad del sonido (343 metros por segundo).
El sensor ultrasónico más simple está configurado con el transmisor y el receptor uno al lado del otro. Esta disposición maximiza la cantidad de sonido que viaja en línea recta desde el transmisor mientras se refleja en línea recta hacia el receptor, lo que ayuda a reducir los errores de medición.
Aplicaciones típicas de los sensores ultrasónicos
1. Detección del nivel de líquido
La detección del nivel de líquido es la aplicación más común de los sensores ultrasónicos porque pueden detectar líquidos de cualquier tono u opacidad; además, el método de detección sin contacto no entra en contacto con el líquido, por lo que no habrá problemas de seguridad al detectar sustancias volátiles.
2. Detección de hojas simples y dobles
El sensor de detección de hojas simples y dobles con tecnología ultrasónica se utiliza principalmente para detectar el paso de una sola hoja a través del objeto inspeccionado y la función de alarma de hojas dobles y múltiples hojas. No está limitado por la vibración, el material y el color del objeto inspeccionado. Se utiliza ampliamente en máquinas de impresión de papel, máquinas de ensamblaje, máquinas plegadoras, maquinaria de embalaje, células solares, fabricación de obleas de silicio, etiquetado, fabricación de PCB, etc.
3. Detección general de objetos
La otra es la detección de objetos generales, que tiene las ventajas de un alto rendimiento en cuanto a costos y simplicidad. Se utiliza ampliamente en la detección de colisiones de vehículos, identificación de personal, detección de presencia, clasificación de cajas, detección de palés de montacargas, conteo de botellas en máquinas de llenado de bebidas y conteo de objetos en líneas de producción.
