超声波传感器在液位测量方面的应用

发布日期:2023年05月30日 文章作者:声科电子 阅读量:385

超声波传感器是一种将超声波信号转换成其它能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20kHz的机械波,可以广泛应用在物位 (液位)监测,机器人防撞,各种超声波接近开关,以及防盗报警等相关领域。

超声波传感器的工作原理是由探头发出高频超声波脉冲,当遇到被测物体表面时,该声波被反射回来,部分反射回波被探头接收并转换成电信号。然后根据声波发射与接收的时间差,以及声波的传播速度来计算距离或者位置。

超声波传感器有以下几点优缺点:

优点:

- 结构简单,制造方便,成本较低。

- 超声波对雨、雪、的穿透力强,可以在恶劣天气下工作。

- 超声波对光照和色彩不敏感,可以用于识别透明以及反射性差的物体。

- 不容易受环境电磁场的干扰。

- 反应速度灵敏,距离远,适用范围广、精度高。

- 可以进行定位和定量。

- 对人体无害。

缺点:

- 测距速度不如激光测距和毫米波测距。

- 超声波有一定的扩散角,只能测量距离,不可以测量方位,所以只能在低速 (如泊车)时使用,且必须在汽车的前、后保险杠不同方位上安装多个超声波传感器。

- 发射信号和余振的信号都会对回波信号造成覆盖或者干扰,因此在低于某一距离后就会丧失探测功能,这就是普通超声波传感器的探测距离必须大于30cm的原因之一,若小于这个距离,则系统无法探测障碍物。因此,比较好的解决办法是在安装超声波传感器的同时安装摄像头。

- 压电材料的居里点一般比较高,特别是诊断用超声波探头使用超声波传感器功率较小,工作温度比较低,可以长时间地工作而不失效。但是,在高温、高压、强辐射等恶劣环境下使用时,压电材料会发生相变或者老化而失效。

超声波传感器有以下几个典型的应用案例:

- 超声波液位计:利用超声波脉冲回波法实现液位测量的仪表。具有非接触、稳定可靠、易于安装和维护等特点。可以用于石油、化工、电力、水处理、水文和环保监测等行业的敞开式槽池中的连续性液位测量,如污水废水槽池和水利水文测量。

- 倒车雷达:利用超声波传感器检测后方障碍物的距离,并通过显示器或蜂鸣器给驾驶员以视觉或听觉的提示,防止碰撞发生。是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置。

- 集装箱状态探测:利用超声波传感器向集装箱内部发出声波,并根据反射回来的信号分析集装箱的状态,如满、空或半满等。可以提高物流效率和安全性。

- 透明物体检测:利用超声波对光照和色彩不敏感的特点,可以识别透明以及反射性差的物体。例如,在食品加工厂中,可以实现塑料包装检测的闭环控制系统。

结论:通过对超声波传感器的原理、优缺点及应用案例的介绍,可以看出超声波传感器是一种非接触式的距离或位置测量仪器,具有很多优点,但也有一些局限性。因此,在使用超声波传感器时,需要根据具体的应用场景和要求,选择合适的型号和参数,以及配合其他传感器或设备,以提高测量的准确性和效率。