Co to jest czujnik ultradźwiękowy?

Czujnik ultradźwiękowy to urządzenie, które wykorzystuje dźwięk o wysokiej częstotliwości do pomiaru odległości.Czujniki te są również znane jako transceiver i działają podobnie do sonaru.Podczas gdy sonar jest używany przede wszystkim pod wodą, ultradźwiękowe nadajniki mogą być stosowane w powietrzu.Czujniki wykorzystujące fale ultradźwiękowe są powszechne w zastosowaniach przemysłowych i medycznych.

Ten typ czujnika zazwyczaj składa się z pojedynczej jednostki transceiver, która jest w stanie emitować i wykrywać dźwięk.To urządzenie tworzy puls dźwiękowy, który wykracza poza zasięg słuchu ludzkiego ucha.Większość stałych obiektów odzwierciedla fale dźwiękowe.Transceiver używa timera, aby dokładnie określić, jak długo trwa puls ultradźwiękowy, aby odbić się od obiektu i zwrócić do urządzenia.

Fala dźwiękowa zwykle podróżuje ze znaną prędkością.W powietrzu w temperaturze pokojowej prędkość ta wynosi około 1126 stóp (343 metry) na sekundę.Gdy znane są zarówno prędkość, jak i czas impulsów ultradźwiękowych, odległość obiektu odbijającego się można oszacować za pomocą podstawowych obliczeń matematycznych.Jeśli czujnik ultradźwiękowy emituje impuls i odbiera odbity sygnał jedną dziesiątą sekundy później, na przykład obiekt znajduje się około 112 stóp (34 metry).

Czujnik ultradźwiękowy nie zawsze jest jednak dokładny.Kilka czynników może zdegradować zdolność czujnika do dokładnego pomiaru odległości.Prędkość dźwięku nie jest stała, ale może się różnić w zależności od temperatury i wilgotności powietrza.Oznacza to, że bardzo ciepłe lub bardzo zimne warunki mogą sprawić, że czujnik ultradźwiękowy jest nieskuteczny.

Obiekty odzwierciedlają fale dźwiękowe na różne sposoby.Niektóre materiały, takie jak metal, brzmią bardzo dobrze.Miękkie materiały, w tym pluszowe tkaniny, często pochłania fale dźwiękowe.Na dokładność tego typu czujnika może mieć wpływ rodzaj wykrywanego obiektu.

Czujniki ultradźwiękowe mają wiele zastosowań.Maszyny przemysłowe często wykorzystują te czujniki do wykrywania obecności obiektu w zautomatyzowanej fabryce.Maszyna zaprojektowana do nakładania etykiet do butelek może na przykład zastosować metody ultradźwiękowe do ustalenia, kiedy produkt jest na miejscu i gotowy do wytłoczenia.Instalacje bezpieczeństwa wykorzystują również czujniki dźwiękowe do wykrywania obecności osoby nieautoryzowanej.Czujniki te mogą być używane do stworzenia wirtualnego ogrodzenia wokół bezpiecznego obszaru.

Placizdacje medyczne często używają czujników ultradźwiękowych.Czujniki stosowane w medycynie są bardziej precyzyjne niż większość urządzeń przemysłowych, ale działają przy użyciu tej samej zasady.Obrazowanie ultradźwiękowe wykorzystuje impulsy o wysokiej częstotliwości do wykrywania zarówno stałych obiektów, jak i otwartych przestrzeni.Transceiver podłączony do komputera jest w stanie stworzyć obraz, który pokazuje te różne obszary i może być używany przez lekarzy do wizualizacji obszarów w ludzkim ciele.