Informacje o czujnikach ultradźwiękowych (część 1): Technologia i funkcjonalność w skrócie

Zaawansowana technologia ultradźwiękowa leży u podstaw uniwersalności wykrywania. Zasadą działania jest bezstykowe wykrywanie obiektów oraz pomiar ich odległości przy użyciu czujnika ultradźwiękowego. W zależności od typu czujnika odległości te mogą wynosić od kilku centymetrów do 10 metrów. Czujnik emituje impulsy ultradźwiękowe, które są odbijane przez obiekt.

Wygenerowane odbicie jest odbierane przez czujnik ultradźwiękowy i przekształcane na sygnał elektryczny przez przetwornik piezoelektryczny. Zjawisko to jest zwane czasem propagacji dźwięku. Czujnik mierzy opóźnienie pomiędzy wyemitowanym impulsem ultradźwiękowym a odebranym odbiciem i oblicza odległość do obiektu, wykorzystując wartość prędkości dźwięku. W temperaturze pokojowej prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu wynosi około 344 m/s.

Zakres pomiarowy czujnika ultradźwiękowego zależy od właściwości powierzchni oraz kąta ustawienia obiektu. Największy zakres pomiarowy można uzyskać w przypadku obiektów o płaskich powierzchniach (standardowych reflektorów) ustawionych pod kątem dokładnie prostym do osi czujnika. Bardzo małe obiekty lub obiekty odbijające dźwięk częściowo powodują skrócenie zasięgu wykrywania. Obiekty o gładkich powierzchniach muszą być ustawione jak najbliżej czujnika, pod kątem 90°. Powierzchnie o nierównej fakturze zapewniają większą tolerancję odchylenia kąta obiektów.

Należy również uwzględnić oddziaływanie otoczenia. Największy wpływ na dokładność czujników ultradźwiękowych ma temperatura powietrza. Czujniki ultradźwiękowe firmy Pepperl+Fuchs są wyposażone w obwód kompensacyjny, który umożliwia wyeliminowanie wpływu temperatury na pomiar czujnika. Należy również uwzględnić wilgotność względną i ciśnienie barometryczne.