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巴魯夫超聲波傳感器資料下載
最近更新時(shí)間:2016-10-26
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巴魯夫BALLUFF超聲波傳感器組成部分
常用的BALLUFF超聲波傳感器由壓電晶片組成,,既可以發(fā)射超聲波,,也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用,。它有許多不同的結(jié)構(gòu),,可分直探頭(縱波),、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波),、蘭姆波探頭(蘭姆波),、雙探頭(一個(gè)探頭發(fā)射、一個(gè)探頭接收)等,。
工作原理
BALLUFF超聲波傳感器主要材料有壓電晶體(電致伸縮)及鎳鐵鋁合金(磁致伸縮)兩類,。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛(PZT)等。壓電晶體組成的BALLUFF超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?,它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波,,同時(shí)它接收到超聲波時(shí),,也能轉(zhuǎn)變成電能,,所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的BALLUFF超聲波傳感器既作發(fā)送,,也能作接收,。這里僅介紹小型BALLUFF超聲波傳感器,發(fā)送與接收略有差別,,它適用于在空氣中傳播,,工作頻率一般為23-25KHZ及40-45KHZ。這類傳感器適用于測(cè)距,、遙控,、防盜等用途。該種有T/R-40-60,,T/R-40-12等(其中T表示發(fā)送,,R表示接收,40表示頻率為40KHZ,,16及12表示其外徑尺寸,,以毫米計(jì))。另有一種密封式BALLUFF超聲波傳感器(MA40EI型),。它的特點(diǎn)是具有防水作用(但不能放入水中),,可以作料位及接近開關(guān)用,它的性能較好,。超聲波應(yīng)用有三種基本類型,,透射型用于遙控器,防盜報(bào)警器,、自動(dòng)門,、接近開關(guān)等;分離式反射型用于測(cè)距,、液位或料位,;反射型用于材料探傷,、測(cè)厚等。
由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器),、接收傳感器(或稱波接收器),、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成,,換能器作用是將陶瓷振子的電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射,;而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成,換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),,將其變換成電能量,,作為傳感器接收器的輸出,從而對(duì)發(fā)送的超進(jìn)行檢測(cè).而實(shí)際使用中,,用作發(fā)送傳感器的陶瓷振子也可以用作接收器傳感器社的陶瓷振子,。控制部分主要對(duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率,、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測(cè)距離等進(jìn)行控制,。
注意事項(xiàng)
1:為確保可靠性及長(zhǎng)使用壽命,,請(qǐng)勿在戶外或高于額定溫度的地方使用傳感器[2] ,。
2:由于BALLUFF超聲波傳感器以空氣作為傳輸介質(zhì),因此局部溫度不同時(shí),,分界處的反射和折射可能會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作,,風(fēng)吹時(shí)檢出距離也會(huì)發(fā)生變化。因此,,不應(yīng)在強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)之類的設(shè)備旁使用傳感器,。
3:噴氣嘴噴出的噴氣有多種頻率,因此會(huì)影響傳感器且不應(yīng)在傳感器附近使用,。
4:傳感器表面的水滴縮短了檢出距離,。
5:細(xì)粉末和棉紗之類的材料在吸收聲音時(shí)無(wú)法被檢出(反射型傳感器)。
6:不能在真空區(qū)或防爆區(qū)使用傳感器,。
7:請(qǐng)勿在有蒸汽的區(qū)域使用傳感器,;此區(qū)域的大氣不均勻。將會(huì)產(chǎn)生溫度梯度,,從而導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤,。
暴露問(wèn)題
BALLUFF超聲波傳感器應(yīng)用起來(lái)原理簡(jiǎn)單,也很方便,,成本也很低,。但是目前的BALLUFF超聲波傳感器都有一些缺點(diǎn),比如,,反射問(wèn)題,,噪音,,交叉問(wèn)題。
反射問(wèn)題
如果被探測(cè)物體始終在合適的角度,,那BALLUFF超聲波傳感器將會(huì)獲得正確的角度,。但是不幸的是,在實(shí)際使用中,,很少被探測(cè)物體是能被正確的檢測(cè)的,。
其中可能會(huì)出現(xiàn)幾種誤差:
三角誤差
當(dāng)被測(cè)物體與傳感器成一定角度的時(shí)候,所探測(cè)的距離和實(shí)際距離有個(gè)三角誤差,。
鏡面反射
這個(gè)問(wèn)題和高中物理中所學(xué)的光的反射是一樣的,。在特定的角度下,發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去,,因此無(wú)法產(chǎn)生回波,,也就無(wú)法產(chǎn)生距離讀數(shù)。這時(shí)BALLUFF超聲波傳感器會(huì)忽視這個(gè)物體的存在,。
多次反射
這種現(xiàn)象在探測(cè)墻角或者類似結(jié)構(gòu)的物體時(shí)比較常見(jiàn),。聲波經(jīng)過(guò)多次反彈才被傳感器接收到,因此實(shí)際的探測(cè)值并不是真實(shí)的距離值,。
這些問(wèn)題可以通過(guò)使用多個(gè)按照一定角度排列的超聲波圈來(lái)解決。通過(guò)探測(cè)多個(gè)超聲波的返回值,,用來(lái)篩選出正確的讀數(shù),。
噪音
雖然多數(shù)BALLUFF超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類能夠聽(tīng)到的頻率,。但是周圍環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生類似頻率的噪音,。比如,電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的高頻,,輪子在比較硬的地面上的摩擦所產(chǎn)生的高頻噪音,,機(jī)器人本身的抖動(dòng),甚至當(dāng)有多個(gè)機(jī)器人的時(shí)候,,其它機(jī)器人BALLUFF超聲波傳感器發(fā)出的聲波,,這些都會(huì)引起傳感器接收到錯(cuò)誤的信號(hào)。
這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)發(fā)射的超聲波進(jìn)行編碼來(lái)解決,,比如發(fā)射一組長(zhǎng)短不同的音波,,只有當(dāng)探測(cè)頭檢測(cè)到相同組合的音波的時(shí)候,才進(jìn)行距離計(jì)算,。這樣可以有效的避免由于環(huán)境噪音所引起的誤讀,。
交叉問(wèn)題
交叉問(wèn)題是當(dāng)多個(gè)BALLUFF超聲波傳感器按照一定角度被安裝在機(jī)器人上的時(shí)候所引起的。超聲波X發(fā)出的聲波,,經(jīng)過(guò)鏡面反射,,被傳感器Z和Y獲得,,這時(shí)Z和Y會(huì)根據(jù)這個(gè)信號(hào)來(lái)計(jì)算距離值,從而無(wú)法獲得正確的測(cè)量,。
解決的方法可以通過(guò)對(duì)每個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行編碼,。讓每個(gè)BALLUFF超聲波傳感器只聽(tīng)自己的聲音。