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推薦聚焦：超聲波物位儀在工業(yè)自動化中的實(shí)際應(yīng)用

時間：2010-07-15 18:38:26 第一對焦：超聲波物位儀應(yīng)用研究

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【導(dǎo)讀】科技進(jìn)步使超聲波物位儀的一些功能日益強(qiáng)大。在新技術(shù)的推動下，使超聲波物位儀更易于使用、更靈活且價格更低廉。與傳統(tǒng)的超聲傳感器設(shè)計相比，這些新增功能大大拓展了其應(yīng)用范圍。

　　超聲波物位儀能在眾多工業(yè)領(lǐng)域幫助機(jī)械設(shè)計人員找出降低成本、提高質(zhì)量控制效率以及增強(qiáng)檢驗(yàn)功能的創(chuàng)新解決方案。而其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越深入。伴隨著科技的進(jìn)步，超聲波物位儀已能夠用于傳統(tǒng)設(shè)備無法工作的領(lǐng)域內(nèi)：
　　1、現(xiàn)在，超聲波物位儀多采用防護(hù)等級為 IP67 和 IP69K 的護(hù)蓋，可在潮濕環(huán)境（如洗瓶機(jī)）下進(jìn)行探測。
　　2 、內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路可補(bǔ)償在正常的日夜班操作時可能產(chǎn)生的劇烈溫度變化。
　　3、傳感器表面的特制覆膜可防止有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。
　　4、先進(jìn)的濾波電路使超聲波物位儀可以不受工廠環(huán)境噪音的影響。
　　5、新型變換器設(shè)計使其防損性能大大增強(qiáng)，并可在不潔環(huán)境中使用使用更方便。
　　6、新一代超聲波物位儀的使用更方便，傳感器能自動分辨窗口大小和目標(biāo)距離；設(shè)置簡單，同一臺超聲波物位儀可應(yīng)用于不同環(huán)境。
　　7、 DIP 開關(guān)編程，可針對專項(xiàng)用途定制一個傳感器。其它可編程功能包括：響應(yīng)時間、輸出類型、模擬或離散以及用于探測液位的其它專項(xiàng)設(shè)置。
　　8、通超聲波物位儀常具有單個傳感器所包含的多路輸出。
　　一個傳感器可有兩個單獨(dú)的離散輸出，因而一個傳感器可以對兩個不同的距離進(jìn)行探測。對于其它傳感器而言，同一個傳感器中既有離散輸出也有模擬輸出，以達(dá)到既可以測量也可以提供警報輸出的目的。以上這些功能使超聲波物位儀靈活適用，可以替代其它傳感技術(shù)。由于超聲波物位儀易于使用、應(yīng)用靈活，因此，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，它能為顯著提高生產(chǎn)力和改進(jìn)質(zhì)量做出巨大貢獻(xiàn)。超聲波物位儀的使用原理超聲傳感器內(nèi)有一個頻率變換器，當(dāng)變換器元件振動時，這個頻率變換器就會向一個方向發(fā)出聽不見的高頻聲波。如果聲波碰到物體并反射回來，變換器即可接到回波信號。傳感器根據(jù)從發(fā)出超聲波脈沖到返回回波信號之間的時間來確定與物體之間的距離。通常，傳感器可通過按鈕來設(shè)置距離的遠(yuǎn)近范圍。傳感器確定在這些設(shè)置的范圍內(nèi)是否有物體。例如，裝在液罐或貨盤頂部的超聲波物位儀向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時，回波返回的時間長度即可表示該集裝箱是否已滿、空或半滿。有些超聲波物位儀分別采用一個發(fā)射器和一個接收器變換器。這種雙向模式超聲傳感器適用于需要進(jìn)行邊緣檢測或更快響應(yīng)時間的情況，或在潮濕環(huán)境下使用的情況。在檢測透明物體、液體、任何表面（粗糙、光滑、光亮）的密致材料和不規(guī)則物體時，超聲傳感器應(yīng)該是首選。但超聲波物位儀不適用于高溫環(huán)境或壓力罐，也不能用于探測大泡沫物體。以下是應(yīng)用超聲波物位儀時需考慮的重要事項(xiàng)：
　　1、范圍和大小，要探測的物體大小直接影響超聲傳感器的最大范圍。傳感器必須探測到一定聲級的聲音才可以進(jìn)行輸出。大部件能將大部分聲音反射給超聲傳感器，這樣傳感器即可在其最遠(yuǎn)傳感距離檢測到此部件。小部件僅能反射較少的一部分聲音，從而導(dǎo)致傳感范圍大大縮小。
　　2、要探測的物體，使用超聲探測的理想物體應(yīng)體積大、平整且密度高，并與變換器正面垂直。最難探測的物體是體積小且由吸音材料（如泡沫橡膠）制成的物體，或者與變換器呈一定角度的物體。可通過讓傳感器探測背景表面，然后反應(yīng)到傳感器和背景之間的探測目標(biāo)物體，來探測某些難以探測的物體。如果液面靜止且與傳感器表面垂直，探測液體就很容易。如果液面波動大，可延長傳感器的響應(yīng)時間，從而取波動變化的平均值以獲得更一致的讀數(shù)。但是，超聲波物位儀還不能精確探測表面為泡沫狀的液體，因?yàn)榕菽瓡孤曇舻膫鞑シ较虬l(fā)生偏離。可以使用超聲波物位儀的反向超聲模式，探測形狀不規(guī)則的物體。在反向超聲模式下，＇）超聲傳感器會探測一個平整背景，如墻壁。任何穿過傳感器和墻壁之間的物體都會阻斷聲波。傳感器即可通過探測該干擾來識別物體的存在。
　　3、振動，無論是傳感器本身的振動還是附近機(jī)器的振動，都可能會影響測量距離時的精確度。可在安裝超聲波物位儀時使用橡膠防振裝置來減少這類問題。有時也可使用導(dǎo)軌來消除或大大降低部件振動。
　　4、衰減，傳感器還設(shè)計了溫度補(bǔ)償功能，以調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的緩慢改變。但是，它不能調(diào)節(jié)溫度梯度或環(huán)境溫度的快速變化。
　　5、誤測結(jié)果，附近的物體（如導(dǎo)軌或固定桿）可能會反射聲波。要準(zhǔn)確探測目標(biāo)物體，必須降低或消除附近聲音反射表面的影響。為了避免誤測附近物體，超聲波物位儀都裝有 LED 指示，用于在安裝時指示操作人員，以確保正確安裝傳感器并降低誤測風(fēng)險。新用途從前，在某些領(lǐng)域使用超聲波物位儀很困難且成本高昂，現(xiàn)在，由于成本降低、方便易用，機(jī)械設(shè)計人員已逐漸在這些領(lǐng)域開始使用超聲傳感器。在工業(yè)應(yīng)用中，超聲波物位儀可用于探測液位、探測透明物體和材料，控制張力以及測量距離。使用超聲波物位儀的行業(yè)有包裝、瓶裝、物料搬運(yùn)以及汽車行業(yè)等。以下是一些用途的例子：
　?。?）、在裝瓶廠用于檢測瓶子。
　?。?）、在食品加工廠用于探測和控制液罐內(nèi)的液位。
　?。?）、在包裝線上通過監(jiān)控兩個滾軸之間的張力來控制材料的傳輸速度。
　?。?）、檢測汽車發(fā)動機(jī)組上的銷釘。今天，超聲波物位儀的工業(yè)用途迅速擴(kuò)大。
　　這個一度成本高昂卻不甚可靠的技術(shù)現(xiàn)在變得簡單易用，價格低廉。超聲波物位儀現(xiàn)已常規(guī)用于流程監(jiān)控以提高產(chǎn)品質(zhì)量、檢測缺陷、確定有無以及其它方面。這些傳感器還能減少由損壞部件產(chǎn)生的廢品，以及由此引起的停工時間，從而提高生產(chǎn)率。該項(xiàng)技術(shù)還沿著這個方向繼續(xù)研發(fā)新產(chǎn)品。目前，如何讓各行各業(yè)認(rèn)識到超聲波物位儀在制造業(yè)的應(yīng)用潛力是我們面臨的重大挑戰(zhàn)，包括在質(zhì)量控制、流程控制和檢驗(yàn)等方面.