Co to jest czujnik ultradźwiękowy?
Czujnik ultradźwiękowy to element pomiarowy, który służy do bezdotykowego wykrywania obiektów lub pomiaru odległości. Działa przez wysłanie fali dźwiękowej o bardzo wysokiej częstotliwości, niesłyszalnej dla człowieka, a następnie odbiór sygnału wracającego od przeszkody.
Zasada działania
Podstawą pracy czujnika jest zjawisko odbicia fali ultradźwiękowej od powierzchni obiektu.
Przebieg pomiaru
- nadajnik wysyła impuls ultradźwiękowy,
- fala rozchodzi się w powietrzu,
- po napotkaniu przeszkody ulega odbiciu,
- odbita fala wraca do odbiornika,
- układ elektroniczny mierzy czas przelotu fali i oblicza odległość.
W praktyce wykorzystuje się zależność:
odległość = (prędkość dźwięku × czas przelotu) / 2
Dzielenie przez 2 wynika z tego, że fala pokonuje drogę do przeszkody i z powrotem.
Co wpływa na dokładność pomiaru?
- temperatura powietrza,
- kształt i materiał obiektu,
- kąt ustawienia przeszkody względem czujnika,
- obecność zakłóceń akustycznych,
- zakres pomiarowy czujnika.
Powierzchnie miękkie lub nieregularne mogą gorzej odbijać falę, przez co pomiar jest mniej pewny.
Zastosowanie
Czujniki ultradźwiękowe stosuje się m.in. w:
- automatyce przemysłowej,
- robotyce,
- układach pozycjonowania,
- systemach parkowania,
- liniach produkcyjnych do wykrywania obecności detalu.
Na co uważać na egzaminie?
W pytaniach egzaminacyjnych najważniejsze jest rozróżnienie zjawisk. W czujniku ultradźwiękowym wykorzystywane jest przede wszystkim odbicie fali od przeszkody. Nie chodzi tu o pochłanianie, rozproszenie ani wzmocnienie, ponieważ to powrót odbitej fali umożliwia wyznaczenie odległości.