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超声波传感器有哪些优点?

2020-10-10 00:00:00

超声波传感器可以安装在一个液体罐或一盒小球上,并向容器发送声波,根据接收返回波所需的时间,可以确定容器是满的、空的或部分满的。超声波传感器也可使用单独的发射器和接收器,这是探测缓慢移动物体或在潮湿环境中应用的理想选择。

超声波传感器优先用于检测透明物体、液体、光滑、粗糙、有光泽的半透明材料和不规则物体。超声波传感器不适用于室外、极热环境、压力容器和泡沫物体。超声波传感器的选择范围和大小,被测物体的大小会影响超声波传感器的有效范围,传感器须通过某一程度的声波检测才能刺激输出信号,较大的物体可以将大部分声波反射到传感器上,因此传感器可以在其大限度内感应这个物体,而少数小物体只能反射声波,从而大大缩小感应范围。

超声波传感器能检测到的理想的物体应该是一个大的、平的、高密度的物体,垂直面向传感器表面放置。难检测的是那些非常小的,或者是由吸收声波的材料制成的,比如泡沫塑料,或者是与传感器成角度的。难以检测的物体可以首先显示出物体的背景表面,然后对放置在传感器和背景之间的物体做出反应。

超声波传感器

对于液体测量,液体表面需要垂直于超声波传感器,如果液体表面非常不均匀,则传感器的响应时间需要调整得更长。它将对这些变化进行平均,这些变化可以定期读取。

产生基波分量的主要原因是电感式传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称,以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致。由于基波同相分量可以通过调整街铁的位置来消除,通常注重的是基波正交分量。

造成高次谐波分量的主要原因是磁性材料磁化曲线的非线性,同时由于磁滞损耗和两线圈磁路的不对称,造成两线圈中某些高次谐波成分不一样,不能对消,于是产生了零位电压的高次谐波。此外,激励信号中包含的高次谐波及外界电磁场的干扰,也会产生高次谐波。

我们应合理选择磁性材料与激励电流,使电感式传感器工作在磁化曲线的线性区。减少激励电流的谐波成分与利用外壳进行电磁屏蔽也能有效地诚小高次谐波。

一种常用的方法是采用补偿电路,其原理为:

(1)串联电阻消除基波零位电压;

(2)并联电阻消除高次谐波零位电压;

(3)加并联电容消除基波正交分量或高次谐波分量。

另一种有效的方法是采用外接测量电路来减小零位电压。如前述的相敏检波电路,它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量,减小奇次谐波分量,使电感式传感器零位电压减至极小。

传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置,实际上就是一个具有可变参数的电容器。下面,我们一起来看看电容式传感器的优点吧。

1、温度稳定性好

电容式传感器的电容值一般与电极材料无关,这有利于选择温度系数低的材料,又因本身发热极小,影响稳定性甚微。而电阻传感器有铜损,易发热产生零漂。

2、结构简单

电感式传感器结构简单,易于制造和保证高的精度,可以做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高温,强辐射及强磁场等恶劣的环境中,可以承受很大的温度变化,承受高压力,高冲击,过载等;能测量超高温和低压差,也能对带磁工作进行测量。

3、动态响应好

电感式传感器由于带电极板间的静电引力很小(约几个10^(-5)N),需要的作用能量极小,又由于它的可动部分可以做得很小很薄,即质量很轻,因此其固有频率很高,动态响应时间短,能在几兆赫兹的频率下工作,特别适用于动态测量。又由于其介质损耗小可以用较高频率供电,因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数。

4、可以非接触测量且灵敏度高

可非接触测量回转轴的振动或偏心率、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。

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