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非接触式传感器的工作原理及限制条件

发表时间:2021-06-17 18:11【

非接触式传感器

  非接触式传感器


  超声波和声波液位计(非接触式传感器)的工作原理是利用声波来确定液位。超声波法的频率范围为~20-200 kHz,而声波法使用的频率为10 kHz。换能器以阵列形式将声波向下引导至水面。这些波的回波返回到换能器,换能器执行计算,将波行进的距离转换为高度的度量,从而转换为水位。


  正确安装对于确保声波垂直反射回传感器很重要。否则,即使传感器相对于加工材料的轻微错位也会减少换能器检测到的声波数量。此外,安装地点应该相对没有障碍物,例如支架或梯子,以最大限度地减少错误返回和由此产生的错误响应,尽管大多数现代系统具有足够“智能”的回波处理,使工程更改变得非常困难。在很大程度上是不必要的,除非入侵阻止了从传感器到目标的视线。由于超声波换能器用于传输和接收声能,因此它会受到称为“振铃”的机械振动循环。在处理回波信号之前,必须衰减(停止)这种振动。最终结果是到传感器表面的距离是盲目的,无法检测到物体。它被称为“消隐区”,通常为150mm–1m,具体取决于换能器的范围。


  对电子信号处理电路的要求,可用于将超声波传感器制成智能设备。超声波传感器可以设计为提供点液位控制、连续监测或两者兼而有之。由于微处理器的存在和相对较低的功耗,它还可以与其他计算设备进行串行通信,使其成为调整传感器信号校准和滤波、远程无线监控或工厂网络通信的良好技术。超声波传感器因其价格低廉和功能强大的强大组合而广受欢迎。


  非接触式传感器的应用


  1.将传感器连接到桥梁或直接在水面上测量结构的水位。


  2.洪水应用,避免泥石流造成的破坏


  非接触式传感器的优点


  1.易于安装在水面上的桥梁或结构上。


  2.减少传感器结垢或腐蚀问题。它还减少了碎片造成的潜在损坏。


  非接触式传感器的限制


  1.声音在空气中的传播速度随空气温度而变化。换能器可能包含一个温度传感器以补偿工作温度的变化。然而,这只考虑传感器处的温度,随着声波接近水,温度可能会发生变化。


  2.杂物、极端湍流或水波作用会导致读数波动。在仪器中使用阻尼调整或响应延迟可能有助于解决这个问题。


  3.到水面的最大距离通常为30英尺或更小。


  4.限制在浅溪流或流速非常高且对深度要求最低的溪流中使用。


  5.悬浮液中非常高浓度的细小沉积物可以散射和吸收声波脉冲,防止可检测回波的反射。


  6.超声波通常比其他水位传感器需要更多的功率。


  7.传感器头上的堆积物,即使是简单的冷凝,都可能导致传感器工作出现问题。

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