Основни принципи ултразвучног даљиномера
1. Ултразвучни генератор
Да би се проучавали и користили ултразвучни таласи, дизајнирани су и произведени многи ултразвучни генератори. Уопштено говорећи, ултразвучни генератори се могу поделити у две категорије: једна је да генерише ултразвучне таласе електричним средствима, а друга је да генерише ултразвучне таласе механичким средствима. Електричне методе укључују пиезоелектричне, магнетостриктивне и електричне типове; механичке методе укључују гарнизонске флауте, течне звиждаљке и звиждаљке за проток ваздуха. Ултразвучни таласи које генеришу разликују се по фреквенцији, снази и звучним карактеристикама, и стога имају различите намене. Најчешће се користи пиезоелектрични ултразвучни генератор.
2. Принцип пиезоелектричног ултразвучног генератора
Пиезоелектрични ултразвучни генератори заправо користе резонанцију пиезоелектричних кристала за рад. Унутрашња структура ултразвучног генератора је приказана на слици 1. Има две пиезоелектричне плочице и резонантну плочу. Када се импулсни сигнал примени на његова два пола, чија је фреквенција једнака фреквенцији природног осциловања пиезоелектричног чипа, пиезоелектрични чип ће резонирати и покренути резонантну плочу да вибрира, стварајући тако ултразвучне таласе. Супротно томе, ако се између две електроде не примени напон, када резонантна плоча прими ултразвучне таласе, она ће притиснути пиезоелектрични чип да вибрира, претварајући механичку енергију у електричне сигнале, а затим постаје ултразвучни пријемник.
3. Основни принцип ултразвучног даљиномера
Ултразвучни предајник емитује ултразвучне таласе у одређеном правцу и почиње да мери време у исто време када и време емисије. Ултразвучни таласи се шире у ваздуху и враћају се одмах када наиђу на препреке на путу, а ултразвучни пријемник престаје да мери време одмах након што прими рефлектоване таласе. Брзина ширења ултразвучних таласа у ваздуху је 340м/с. Према времену т које тајмер бележи, може се израчунати растојање (с) између тачке емисије и препреке, и то: с=340т/2. Ово је такозвани метод одређивања временске разлике.
Принцип ултразвучног мерења удаљености је коришћење познате брзине простирања ултразвучних таласа у ваздуху за мерење времена потребног звучним таласима да наиђу на препреке и рефлектују се назад након што се емитују, као и за израчунавање стварне удаљености од тачке емисије. на препреку на основу временске разлике између емисије и пријема. Може се видети да је принцип ултразвучног домета исти као код радара.
Формула за рангирање је изражена као: Л=Ц×Т
У формули, Л је измерена дужина растојања; Ц је брзина простирања ултразвучних таласа у ваздуху; Т је временска разлика измерене удаљености ширења (Т је половина временске вредности од преноса до пријема).
Ултразвучни опсег се углавном користи за мерење удаљености подсетника за вожњу уназад, градилишта, индустријских локација, итд. Иако тренутни опсег опсега може да достигне 100 метара, тачност мерења може да достигне само редослед центиметара.
Због предности лаке усмерене емисије ултразвучних таласа, добре усмерености, лаке контроле интензитета и без директног контакта са мереним објектом, идеално је средство за мерење висине течности. У прецизном мерењу нивоа течности, неопходно је постићи тачност мерења на нивоу милиметра, али тренутно домаћи ултразвучни АСИЦ-ови имају само тачност мерења на центиметарском нивоу. Анализом узрока грешака ултразвучног домета, побољшањем временске разлике мерења на ниво од микросекунде и коришћењем температурног сензора ЛМ92 за компензацију брзине простирања звучног таласа, ултразвучни даљиномер високе прецизности који смо дизајнирали може постићи тачност мерења до милиметарског нивоа.
