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超聲波傳感器的檢測方式和使用時的注意事項

2021-03-23
來源:互聯(lián)網(wǎng)

  隨著醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展,超聲波傳感器技術(shù)也被運用的越來越多。在醫(yī)學(xué)中,超聲波技術(shù)主要被用來診斷疾病。由于超聲波存在對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷準(zhǔn)確率高等優(yōu)點,因此受到廣大醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎。

  超聲波檢測技術(shù)中最重要的就是超聲波傳感器,超聲波傳感器是將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其他能量信號(通常是電信號)的傳感器。它的原理是利用超聲波進行數(shù)據(jù)的采集。超聲波是振動頻率高于20kHz的機械波。它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波,碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波傳感器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。

  超聲波傳感器最大的優(yōu)點是,能對被檢測物進行非接觸式無磨損的檢測,它對透明或有色物體,金屬或非金屬物體,固體、液體、粉狀物質(zhì)均能檢測。其檢測性能幾乎不受任何環(huán)境條件的影響,包括煙塵環(huán)境和雨天。

  根據(jù)被檢測對象的體積、材質(zhì)、以及是否可移動等特征,超聲波傳感器采用的檢測方式有所不同,常見的檢測方式有包括:

  1、穿透式

  發(fā)送器和接收器分別位于兩側(cè),當(dāng)被檢測對象從它們之間通過時,根據(jù)超聲波的衰減(或遮擋)情況進行檢測。

  2、限定距離式

  發(fā)送器和接收器位于同一側(cè),當(dāng)限定距離內(nèi)有被檢測對象通過時,根據(jù)反射的超聲波進行檢測。

  3、限定范圍式

  發(fā)送器和接收器位于限定范圍的中心,反射板位于限定范圍的邊緣,并以無被檢測對象遮擋時的反射波衰減值作為基準(zhǔn)值。當(dāng)限定范圍內(nèi)有被檢測對象通過時,根據(jù)反射波的衰減情況進行檢測。

  4、回歸反射式

  發(fā)送器和接收器位于同一側(cè),以檢測對象(平面物體)作為反射面,根據(jù)反射波的衰減情況進行檢測。

  超聲波傳感器檢測用起來很簡單,但也存在不少弊端。

  比如反射問題,假如被探測物體沒有處在合適的角度,那超聲波傳感器就難以實現(xiàn)正確的檢測。這會導(dǎo)致出現(xiàn)三角誤差(當(dāng)被測物體與傳感器成一定角度的時候,所探測的距離和實際距離有個三角誤差)、鏡面反射(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,因此無法產(chǎn)生回波,也就無法產(chǎn)生距離讀數(shù)。這時超聲波傳感器會忽視這個物體的存在)、多次反射(聲波經(jīng)過多次反彈才被傳感器接收到,因此實際的探測值并不是真實的距離值)等問題。

  其次是噪音干擾,雖然多數(shù)超聲波傳感器的工作頻率為40-45Khz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類能夠聽到的頻率。但是周圍環(huán)境也會產(chǎn)生類似頻率的噪音,會引起傳感器接收到錯誤的信號。

  最后是交叉問題,當(dāng)多個超聲波傳感器按照一定角度被安裝在機器人上的時候所引起的。超聲波X發(fā)出的聲波,經(jīng)過鏡面反射,被傳感器Z和Y獲得,這時Z和Y會根據(jù)這個信號來計算距離值,從而無法獲得正確的測量。

  為了使用超聲波傳感器的過程不出現(xiàn)異常,我們應(yīng)當(dāng)注意以下事項:

  1:不在戶外或高于額定溫度的地方使用傳感器,保證其可靠性和壽命;

  2:不對細(xì)粉末和棉紗之類的材料進行檢測,因為會吸收聲音;

  3:噴氣嘴噴出的噴氣有多種頻率,會影響傳感器且不應(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:不在強制通風(fēng)機之類的設(shè)備旁使用傳感器,減少對局部溫度的改變,減少分界處的反射和折射;

  6:不在蒸汽區(qū)域使用傳感器,該區(qū)域的大氣不均勻,會產(chǎn)生溫度梯度,是測量結(jié)果出現(xiàn)誤差;

  7:不在真空區(qū)或防爆區(qū)使用傳感器。


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