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從三個(gè)方面介紹檢測(cè)德國(guó)DI-SORIC超聲波測(cè)量液位的基本原理
點(diǎn)擊次數(shù):472 更新時(shí)間:2023-03-28

從三個(gè)方面介紹檢測(cè)德國(guó)DI-SORIC超聲波測(cè)量液位的基本原理


首先說(shuō)說(shuō)系統(tǒng)構(gòu)成

DI-SORIC超聲波傳感器主要由如下四個(gè)部分構(gòu)成:

發(fā)送器:通過(guò)振子(一般為陶瓷制品,直徑約為15 mm)振動(dòng)產(chǎn)生超聲波并向空中幅射。

接收器:振子接收到超聲波時(shí),根據(jù)超聲波發(fā)生相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng),并將其轉(zhuǎn)換為電能量,作為接收器的輸出。

控制部分:通過(guò)用集成電路控制發(fā)送器的超聲波發(fā)送,并判斷接收器是否接收到信號(hào)(超聲波),以及已接收信號(hào)的大小。

電源部分:超聲波傳感器通常采用電壓為DC12V ± 10 % 或 24V ± 10 %外部直流電源供電,經(jīng)內(nèi)部穩(wěn)壓電路供給傳感器工作。


接下來(lái)為大家分享從三個(gè)方面介紹檢測(cè)德國(guó)DI-SORIC超聲波測(cè)量液位的基本原理,詳情內(nèi)容如下:


一、檢測(cè)方式

根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的體積、材質(zhì)、以及是否可移動(dòng)等特征,超聲波傳感器采用的檢測(cè)方式有所不同,常見(jiàn)的檢測(cè)方式有如下四種:

穿透式:發(fā)送器和接收器分別位于兩側(cè),當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象從它們之間通過(guò)時(shí),根據(jù)超聲波的衰減(或遮擋)情況進(jìn)行檢測(cè)。

限定距離式:發(fā)送器和接收器位于同一側(cè),當(dāng)限定距離內(nèi)有被檢測(cè)對(duì)象通過(guò)時(shí),根據(jù)反射的超聲波進(jìn)行檢測(cè)。

限定范圍式:發(fā)送器和接收器位于限定范圍的中心,反射板位于限定范圍的邊緣,并以無(wú)被檢測(cè)對(duì)象遮擋時(shí)的反射波衰減值作為基準(zhǔn)值。當(dāng)限定范圍內(nèi)有被檢測(cè)對(duì)象通過(guò)時(shí),根據(jù)反射波的衰減情況(將衰減值與基準(zhǔn)值比較)進(jìn)行檢測(cè)。

回歸反射式:發(fā)送器和接收器位于同一側(cè),以檢測(cè)對(duì)象(平面物體)作為反射面,根據(jù)反射波的衰減情況進(jìn)行檢測(cè)。

二、檢測(cè)好壞

超聲波傳感器用萬(wàn)用表直接測(cè)試是沒(méi)有什么反映的。要想測(cè)試超聲波傳感器的好壞可以搭一個(gè)音頻振蕩電路,當(dāng)C1為390OμF時(shí),在反相器⑧腳與⑩腳間可產(chǎn)生一個(gè)1.9kHz左右的音頻信號(hào)。把要檢測(cè)的超聲波傳感器(發(fā)射和接收)接在⑧腳與⑩腳之間;如果傳感器能發(fā)出音頻聲音,基本就可以確定此超聲波傳感器是好的。

注:C1=3900μF時(shí),為1.9kHZ左右;C1=0.O1μF時(shí),約0.76kHZ。

三、液位測(cè)試

超聲波測(cè)量液位的基本原理是:由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號(hào),在氣體中傳播,遇到空氣與液體的界面后被反射,接收到回波信號(hào)后計(jì)算其超聲波往返的傳播時(shí)間,即可換算出距離或液位高度。超聲波測(cè)量方法有很多其它方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn):(1)無(wú)任何機(jī)械傳動(dòng)部件,也不接觸被測(cè)液體,屬于非接觸式測(cè)量,不怕電磁干擾,不怕酸堿等強(qiáng)腐蝕性液體等,因此性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命長(zhǎng);(2)其響應(yīng)時(shí)間短可以方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)滯后的實(shí)時(shí)測(cè)量。

系統(tǒng)采用的超聲波傳感器的工作頻率為40kHz左右。由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖,傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器,測(cè)出超聲波脈沖從發(fā)射到接收到所需的時(shí)間,根據(jù)媒質(zhì)中的聲速,就能得到從傳感器到液面之間的距離,從而確定液面。考慮到環(huán)境溫度對(duì)超聲波傳播速度的影響,通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)傳播速度予以校正,以提高測(cè)量精度。計(jì)算公式為:

V=331.5+0.607T (1)

式中:V為超聲波在空氣中傳播速度;T為環(huán)境溫度。

S=V ×t/2=V×(t1-t0)/2 (2)

式中:S為被測(cè)距離;t為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時(shí)間差;t1為超聲回波接收時(shí)刻;t0為超聲脈沖發(fā)射時(shí)刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測(cè)量t0時(shí)刻和t1時(shí)刻,根據(jù)以上公式,用軟件編程即可得到被測(cè)距離S。由于本系統(tǒng)的MCU選用了具有SOC特點(diǎn)的混合信號(hào)處理器,其內(nèi)部集成了溫度傳感器,因此可利用軟件很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的溫度補(bǔ)償。

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