一、超声波传感器的基本原理
超声波传感器利用声波特性,提供-种无接触的、精确的检测物体状态和距离的检测方案。通过发射频率很高的机械声波,传感器收到遇到物体反射回来的声波,经过计算发射和接收声波之间的时间或能量,得到目标物的精确距离或状态。
超声波传感器不同于普通的接近约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
和光电传感器。
相比电感式或电容式接近约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
,它的检测距离更长，相比光电传感器,它可以应用在更恶劣的环境中,不受目标物的颜色以及空气中灰尘、水雾等影响。适合检测不同状态的物体,如液体、透明材质、反光材质和颗粒物等。
1.超声波传感器几乎能检测所有的液体,如纯净水、油等。
2.超声波传感器检测不同颜色的油墨、墨水等。
3.无论是透明材质，
如玻璃瓶、玻璃板、透明PP/PE/PET膜等的检测;
还是反光材料,如金箔、银箔等检测。
超声波传感器均能表现出色。
4.几乎所有不同颜色的纤维面料,都可以被超声波传感器轻松探测到。
5.超声波传感器用来探测粮食等,自动控制料位;
煤炭、木屑、水泥等粉末料位的自动控制也是非常适合的。
二、超声波传感器的应用
超声波传感器在非接触定位和距离测量的应用中表现出优异的性能。
不受颜色和形状的影响,不受被测目标材质的限制,在工控自动化场景中得到广泛的应用。
下面列举了一些行业中的典型应用。
   
三、超声波传感器的检测模式
1.接近约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
模式
传感器设置一个A2独立约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
点，
不同的输出在目标经过相应的约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
点A2距离内被激活。
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点可以在检测范围内任意设定。
这种工作模式适用于传送带上的计数或有无检测等。
2.窗口模式（区间模式）
窗口模式下,传感器可以设置A1 ,A2两个约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
点。
每个输出只有在A1 ,A2区间内才会被激活。
两个约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
点可以在检测范围内任意设定。
这种工作模式适用于检测产品的不良率。
例如，检测木箱内瓶子是否符合高度标准，
检测出太高或者太矮的产品。
3.反射板模式
反射板模式实际上是一种特殊窗口模式，
将固定的反射板放在设定的窗口中。
只要目标检测物完全遮挡反射板传感器就会发出信号。
工作方式和光电反射板类似，
超声波传感器不需要专门的反射板，任何反射物都可以。
不管目标物是吸收还是转移声波。
这种工作模式可以用来检测泡沫或其他吸音材质。
4.双约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
模式（迟滞模式）
传感器在检测范围内设置A1 ,A2点。
当目标物到达A1或A2点时，输出切换。
从A1(A2)点运动到A2(A1)点时，传感器一直保持当前的开
关状态。直到经过A2(A1)点时 ，输出切换到原来的状态。
这种工作模式用于自动控制液位和料位。
5.模拟量输出模式
传感器在有效检测范围内，可以任意设置A1和A2点。
A1 ,A2点之间的距离值会按比例以电压(0-10V)
或电流(4- 20mA)信号均匀分布输出。
目标物体距离信息以模拟量信号线性的、实时的输出。
根据设置A1 ,A2点的位置，切换上升模式和下降模式。
这种工作模式适用于各种PLC ,变频器等实时控制。
6.数字量输出模式（IO-LINK,RS232,RS485）
传感器信号可以在系统架构的层级进行实时通讯。
测量的距离值以串行数据位的形式，实时传输给控制器。
这种工作模式适用于各种开发的系统。
7.超声波单双张检测传感器
超声波单双张检测是对射的工作方式,
通过检测透过不同张数的声波能量，来判断材料的张数。
用于检测纸张、胶片、塑料片和金属薄片等的单双张。
8.超声波边缘检测传感器
为边缘检测特别设计的传感器,应用对射的工作原理。
材料边缘放入对射槽内,至于发生器和接收器的中心位置。
传感器判断边缘的偏移距离,对应接收到的能量来输出一个模拟信号0-10V或4 -20mA,
模拟信号的大小与材料边缘的运动轨迹偏离成正比。
这种传感器广泛用于各种包装印刷纸张运动纠偏。
四、凯基特超声波传感器选型
|
产品选型 |
工作距离 |
盲区 |
精度 |
响应时间 |
输出 |
其他 |
|
U18-50系列 |
3-50mm |
0-3mm |
0.1mm |
2-10ms |
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量输出 |
- |
|
 |
|
U18-150系列 |
20-150mm |
0-20mm |
0.1mm |
20ms |
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量输出;
双约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1xnpn约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U18-300系列 |
30-300mm |
0-30mm |
0.1mm |
20ms |
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量输出;
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量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1xnpn约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U18-500系列 |
50-500mm |
0-50mm |
0.17mm |
30ms |
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量输出;
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量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1xnpn约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U18-1000系列 |
60-1000mm |
0-60mm |
0.17mm |
50ms |
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量输出;
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量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1xnpn约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U30-1500系列 |
80-15000mm |
0-80mm |
0.17mm |
60ms |
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量输出;
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量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1x约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U30-2000系列 |
120-2000mm |
0-120mm |
0.17-0.5mm |
100ms |
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量输出;
双约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1x约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U30-4000系列 |
200-4000mm |
0-200mm |
0.17-1.5mm |
200ms |
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量输出;
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量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1x约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U30-6000系列 |
300-6000mm |
0-300mm |
0.17-2.5mm |
300ms |
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量输出;
双约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电流,电压自动识别输出+1x约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量推挽输出;
1x模拟电压0-10V输出+1x模拟电流4-20mA输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U18-R500系列 |
50-500mm |
0-50mm |
0.17mm |
30ms |
约彩365ios下载_beat365亚洲体育投注_77365bet体育在线投注
量输出;
1x模拟量电流,电压自动识别输出; |
IO-LINK;
RS232;
RS485; |
|
 |
|
U18DB(A/C) |
20-60mm |
- |
- |
300μs-15ms |
-
|
3xnpn;3xpnp;
无,单张,双张 |
|
 |
五、超声波传感器的使用及安装
安装和操作说明
超声波传感器可以在恶劣的环境中使用,但是水滴和过量的灰尘堆积会影响超声波的正常输出。细小的灰尘和非堆积性的污渍不会影响正常的工作输出。
检测表面光滑和平整度很高的目标物,传感器需要与被检测物正面以90°±3°的角度安装。防止安装角度过大,传感器接收不到反射的声波。
目标物表面比较粗糙,传感器的安装角度可以大于3°。由于声波固有特性,在检测-些吸音很强的材料时,如:棉花、海绵和特殊布料时,传感器的检测有效距离会有所缩短。具体安装情况需要根据现场调试为准。
在选型时, 需要根据不同材料测试为准。
安装间距
在分别使用同型号的两个或者多个传感器时,安装时距离太近会发生传感器的同频干扰,造成不同传感器的输出异常。
为了避免发生这种情况,安装时，同型号多只传感器之间需要保留足够的距离。
建议安装距离如下:
同步功能
如果安装多个传感器，安装间距小于 会产生相互干扰的距离时,需要使用同步功能。
同步功能控制多个传感器一直同时进行测量。具有同步功能的超声波传感器。同型号的传感器安装时,只需要将传感器的同步线相互连接,就可以激活同步功能。
气温对超声波传感器的影响
气温是对超声波传感器精度影响最大的因素。超声波在不同气温的空气中传播速度不一样。一般来说气温每变化1°C ,会对测量精度产生0.17%的影响。
凯基特所有的超声波传感器都带有温度补偿电路。重复精度误差控制在0.15%左右。气压气流,湿度对超声波传感器的影响3千米海拔以下气压对超声波传感器影响很小。
超过3千米测试距离会缩短,请测试使用。
60km/h以下风速对超声波传感器几乎没有影响。
建议在60km/h以下风速使用。
空气湿度对超声波传感器的影响可以忽略。
声波反射特性的应用
声波的波束在经过光滑反射面的反射、变向之后，衰减很小。
利用合适的配件或安装角度的调整可以使声波的传播方向偏转。这样可以在一些狭小的环境中安装使用。
六、超声波传感器不稳定的场景
超声波传感器的原理是通过检测和处理声波,来判断目标物的状态或距离。所以,声波的传输速率会受空气的状态影响,从而对超声波传感器的输出状态产生影响。
超声波传感器对各种影响因素，在电路上做了尽可能多的补偿,例如全系列的温度漂移补偿电路等。
为了保证超声波传感器稳定的、有效的工作。如下情况,建议测试前务必考虑。
●目标物表面温度高于100°C。
●检测环境风速大于60km/h的场景。
●使用环境在海拔超过3千米的地区。
●密封环境下,气压超过1.2个标准大气压的场景。
●工作环境低于零下20℃ ,高于70℃的场景。
●非反射板模式,检测吸音很强的材料,如毛毡、羊毛、棉花或者海绵泡沫等。
●声波在真空中不能传播。真空环境中使用时,超声波传感器失效。.
●检测其他未知物质及不确定的使用场景。 |
当前位置：
