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超声波传感器在流量测量中的原理解析

2022-05-03 15:40分类:传感器 阅读:

 

因为超音波超声波换能器的技术性改善,使他们更划算、更精准、规格更小,并且到处能够购到,因而超声波原理在总流量精确测量中取得了普遍的运用。优秀的集成化数字集成电路促使超音波超声波换能器波型的即时捕捉和处置更为非常容易,进而能够得到精准的TOF信息内容。除此之外,超音波蒸汽流量计更精准,规格更小,并且沒有一切主题活动构件,使其变成 生产制造商拆换机械设备式蒸汽流量计的绝妙挑选。殊不知,生产商依然要认真掌握设备设计和超声波换能器安裝精准定位,以保证 超声波原理的全部优势在流量计量中获得灵活运用。

在工业生产市面上,半导体材料主板芯片组在工业设备向机电工程或纯电子产品的转换中激发着关键作用。每一个市场细分都可降解性为很多运用,集成ic生产商会对于每一个运用而设计方案相应的商品。

一切主要用途的技术性发展一般 都包含一些较小的发展,这种技术性发展要不是持续的,要不是与此同时产生。比如,应用软件的自动化技术一般 必须传感一个或好几个主要参数,随后开展解决,最后将造成操纵和/或通讯。技术性领先的感应器可提升一些主要参数规格型号,比如高些的特性、更小的规格、更低的功能损耗和成本费,及其高些的总体运作高效率。在解决、操纵种类和与外部通讯的相似技术性改善将进一步提高这种主要参数规格型号。

为了更好地使电力网更高效率、更稳固和更安全性,融入智能化要求,这些方面的勤奋将使电子产品需求量的急剧提升,进而为自主创新、提升作用,及其减少规格和成本费打造了机遇。环保节能健身运动规定将传统式电力网与分布式系统电力网结合,产生互连电力网。多功能仪表是电能和电力能源行业很必不可少的一部分,这一细分化行业的全世界半导体材料使用价值每一年超出20亿美金。多功能仪表进一步分成电度表、智能水表、天然气表和采暖仪表盘。

超音波或超声波技术性已在一些民用型、诊疗和军队行业应用了100很多年。基本上每一个人到其一生上都会使用诊疗超声波原理。殊不知,其近期的运用实例是在工业生产和轿车行业建立了自动化技术。大家很吃惊地见到此项技术性在一系列真真正正多元化的使用中早已占有一席之地。超声波原理的微创(无腐蚀)和非接触式特点使其成为了诊疗、制药业、国防和加工厂使用的满意挑选。

在工业生产和汽车交易市场,能够 发觉超声波原理用以距离测量、占有检验、水准检验、化学成分分析、流动速度精确测量、泊车輔助、降落輔助和汽车后备箱打开輔助等。超音波感应器也称之为超音波超声波换能器,可在人们听不见的頻率以外工作中,其输出功率在20Hz到几兆赫兹中间。

大部分超声换能器应用压电材料生产制造,当增加脉冲电流时,就造成机械设备震动或超音波。一些超声波换能器还可以将振动分析变换回电磁能。超声波换能器大概分成三种种类:

?发送器将信号转化为超音波。

?信号接收器将超音波变换为电子信号。

?光端机能够推送和接受超音波。

对接受到的信号开展后生产加工解决,就可以获得合适工业生产或车辆运用的相应的多个份量。在其中最常用和最重要的一个份量便是超音波航行時间(TOF),它就是指超音波从感应器发送到总体目标物件,随后再从物件反射面回感应器的来回時间可能。这也是在多功能仪表中应用超声波原理的基本概念,用于精确测量自来水、液化气或采暖(不论是入侵式还是是非非入侵式)的总流量,并将消費数据信息展现给顾客以便捷收费。

流量计量是对溶液或气体压力的量化分析(容积或速率),测量单位类似升/分鐘(或秒或钟头)或平米/秒。蒸汽流量计的标准较为普遍,从家中用的简易公共仪表盘(液化气/水/采暖),到有危害液态或汽体(原油、开采、污水处理、漆料和化工品等)的工业生产仪表盘或切换阀。

结构类型,蒸汽流量计包含感应器模块、精确测量模块和操纵/通讯模块,这每一个模块又可进一步分成机械设备或电子器件。图1较为了组成感应器模块的不一样种类的蒸汽流量计传感器技术。超音波种类的蒸汽流量计具备好几个优势。

图1:液态或气体压力感测器方式 的较为

选用TOF或超音波的蒸汽流量计根据测算发送和接受的超声波讯号的时差(散播延迟时间)来检测总流量。为了更好地将其运用于流量计量,设计方案工作人员应用一对同样的光端机型超声波换能器,各自在上下游和中下游方位上鼓励他们。当顺着与液体流动性一致的方位散播时,超音波散播得较快,而在与液体流动性反过来的角度上,超音波散播得比较慢。因而,必须最少一对超声波换能器,但有一些网络拓扑结构应用大量超声波换能器。

图2示出了超声检测总流量的典型性定义,可挑选超声波换能器在管路中的置放部位。

超音波控制器的选取依赖于必须流动速度精确测量的物质种类。一般,液态感测器应用频带中较高频的感应器(》 1 MHz),而汽体物质应用频带中低端(《500 kHz)的感应器。除此之外,用以流量计量的超声波原理规定一切2个超声波换能器中间要有一条立即途径,这须要对容下超声波换能器的液体管路开展认真的机械设备结构设计方案。超声波原理在有汽泡的情形下失灵,由于汽泡很有可能造成超声波讯号的明显衰减系数。

图2:蒸汽流量计的超音波感测器和管路内安裝部位的普遍网络拓扑结构实例

图3示出了一种通用性的设备设计,超声波换能器置放在底端,有反射面原材料以保障超音波数据信号可以在超声波换能器(图上的XDCR1和XDCR2)中间散播。

图3:安裝有一对超声波换能器的专用流量管

在其中Δt是TOF,c是在管路内物质中传递的超音波数据信号的速率,v是流动速度,L是管路的散播长短,T12是上下游的推广時间,T21是中下游的推广時间。

有几种办法还可以明确TOF信息内容,但全部办法都必须可以解决超声波换能器的輸出。图4表明了一种典型性輸出。

图4:超声换能器遭受电鼓励时的典型性回应

对这一波型的解决带来了求得方程式1和2需要的信息内容。有几种办法能够 解决波型,在其中包含時间-数据转换(TDC)、过零检验和波型捕捉等。每一种办法都各有利弊。

集成ic经销商应用各种各样构架来处理超声波流量精确测量难题。有一些生产商应用公司分立仿真模拟元器件,后边跟随数据CPU。别的生产商则尝试将仿真模拟元器件融合到数据CPU中以产生soc芯片计划方案。在波型捕捉方式 中,应用迅速仿真模拟电源电路捕捉全部超声波数据信号,再应用数模转换器将脉冲信号变换为模拟信号,随后数据信号分析优化算法就可以得到TOF信息内容。

集成ic经销商应用各种各样构架来处理超声波流量精确测量难题。有一些生产商应用公司分立仿真模拟元器件,后边跟随数据CPU。别的生产商则尝试将仿真模拟元器件融合到数据CPU中以产生soc芯片计划方案。在波型捕捉方式 中,应用迅速数字集成电路捕捉全部超声波数据信号,再应用数模转换器将脉冲信号变换为模拟信号,随后数据信号分析优化算法就可以得到TOF信息内容。

因为超音波超声波换能器的技术性改善,使他们更划算、更精准、规格更小,并且经常可以看到,因而超声波原理在流量计量中取得了普遍的运用。优秀的集成化数字集成电路促使超音波超声波换能器波型的即时捕捉和处置更为非常容易,进而能够得到精准的TOF信息内容。除此之外,超声波流量计更精准,规格更小,并且沒有一切主题活动构件,使其变成 生产商拆换脚踏式蒸汽流量计的绝妙挑选。殊不知,生产商依然要认真掌握设备设计和超声波换能器安裝精准定位,以保证 超声波原理的全部优势在流量计量中获得灵活运用。
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