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超声波物位仪在工业自动化中的应用

(发布日期：2007-4-21 15:59:28) 来源：

    几年前，超声波物位仪还不具备经久耐用的精准传感能力。如今，科技进步使重庆兆洲科技发展有限公司生产的MHZ(兆洲)牌超声波物位仪的这一功能日益强大。这些新技术使MHZ(兆洲)牌超声波物位仪更易于使用、更灵活且价格更低廉。与传统的超声传感器设计相比，这些新增功能大大拓展了其应用范围。
    如今，MHZ(兆洲)牌超声波物位仪能在众多工业领域帮助机械设计人员找出降低成本、提高质量控制效率以及增强检验功能的创新解决方案。而其在包装领域的应用也越来越深入。
    更全面的保护
    现在，MHZ(兆洲)牌超声波物位仪采用了几项先进技术，使其能够用于传统设备无法工作的领域内：
        ●超声波物位仪采用防护等级为 IP67 和 IP69K 的护盖，可在潮湿环境（如洗瓶机）下进行探测；
        ● 内置温度补偿电路可补偿在正常的日夜班操作时可能产生的剧烈温度变化；
        ● 传感器表面的特制覆膜可防止有害化学物质的侵蚀；
        ● 先进的滤波电路使超声波物位仪可以不受工厂环境噪音的影响；
        ● 新型变换器设计使其防损性能大大增强，并可在不洁环境中使用。
    使用更方便
    ● 新一代超声波物位仪的使用更方便，具有以下特点：按钮设计在传感器外壳上，更易于设置远近传感范围；只要将目标物放在传感器前并按一下按钮即可；传感器能自动分辨窗口大小和目标距离；设置简单，同一台超声波物位仪可应用于不同环境。
    ● DIP 开关编程，可针对专项用途定制一个传感器。其它可编程功能包括：响应时间、输出类型、模拟或离散以及用于探测液位的其它专项设置。
    ●超声波物位仪通常具有单个传感器所包含的多路输出。一个传感器可有两个单独的离散输出，因而一个传感器可以对两个不同的距离进行探测。对于其它传感器而言，同一个传感器中既有离散输出也有模拟输出，以达到既可以测量也可以提供警报输出的目的。
    以上这些功能使超声波物位仪灵活适用，可以替代其它传感器技术。由于超声波物位仪易于使用、应用灵活，因此，在工业自动化领域，它能为显著提高生产力和改进质量做出巨大贡献。
   超声波物位仪的使用原理
    超声传感器内有一个频率变换器，当变换器元件振动时，这个频率变换器就会向一个方向发出听不见的高频声波。如果声波碰到物体并反射回来，变换器即可接到回波信号。传感器根据从发出超声波脉冲到返回回波信号之间的时间来确定与物体之间的距离。通常，传感器可通过按钮来设置距离的远近范围。传感器确定在这些设置的范围内是否有物体。
    例如，装在液罐或货盘顶部的超声波物位仪向集装箱内部发出声波时，回波返回的时间长度即可表示该集装箱是否已满、空或半满。
    有些超声波物位仪分别采用一个发射器和一个接收器变换器。这种双向模式超声传感器适用于需要进行边缘检测或更快响应时间的情况，或在潮湿环境下使用的情况。
    在检测透明物体、液体、任何表面（粗糙、光滑、光亮）的密致材料和不规则物体时，超声传感器应该是首选。但超声波物位仪不适用于高温环境或压力罐，也不能用于探测大泡沫物体。
    以下是应用超声波物位仪时需考虑的重要事项：
    ● 范围和大小。要探测的物体大小直接影响超声传感器的最大范围。传感器必须探测到一定声级的声音才可以进行输出。大部件能将大部分声音反射给超声传感器，这样传感器即可在其最远传感距离检测到此部件。小部件仅能反射较少的一部分声音，从而导致传感范围大大缩小。
    ● 要探测的物体。使用超声探测的理想物体应体积大、平整且密度高，并与变换器正面垂直。最难探测的物体是体积小且由吸音材料（如泡沫橡胶）制成的物体，或者与变换器呈一定角度的物体。可通过让传感器探测背景表面，然后反应到传感器和背景之间的探测目标物体，来探测某些难以探测的物体。
    如果液面静止且与传感器表面垂直，探测液体就很容易。如果液面波动大，可延长传感器的响应时间，从而取波动变化的平均值以获得更一致的读数。但是，超声波物位仪还不能精确探测表面为泡沫状的液体，因为泡沫会使声音的传播方向发生偏离。
    可以使用超声波物位仪的反向超声模式，探测形状不规则的物体。在反向超声模式下，超声传感器会探测一个平整背景，如墙壁。任何穿过传感器和墙壁之间的物体都会阻断声波。传感器即可通过探测该干扰来识别物体的存在。
    ● 振动。无论是传感器本身的振动还是附近机器的振动，都可能会影响测量距离时的精确度。可在安装超声波物位仪时使用橡胶防振装置来减少这类问题。有时也可使用导轨来消除或大大降低部件振动。
    ● 衰减。传感器还设计了温度补偿功能，以调节环境温度的缓慢改变。但是，它不能调节温度梯度或环境温度的快速变化。
    ● 误测结果。附近的物体（如导轨或固定杆）可能会反射声波。要准确探测目标物体，必须降低或消除附近声音反射表面的影响。为了避免误测附近物体，超声波物位仪都装有 LED 指示，用于在安装时指示操作人员，以确保正确安装传感器并降低误测风险。
    新用途
    从前，在某些领域使用超声传感器很困难且成本高昂，现在，由于成本降低、方便易用，机械设计人员已逐渐在这些领域开始使用超声传感器。在工业应用中，超声波物位仪可用于探测液位、探测透明物体和材料，控制张力以及测量距离。使用超声波物位仪的行业有包装、瓶装、物料搬运以及汽车行业等。以下是一些用途的例子：
    ● 在装瓶厂用于检测瓶子；
    ● 在食品加工厂用于探测和控制液罐内的液位；
    ● 在包装线上通过监控两个滚轴之间的张力来控制材料的传输速度；
    ● 检测汽车发动机组上的销钉。
    今天，超声传感器的工业用途迅速扩大。这个一度成本高昂却不甚可靠的技术现在变得简单易用，价格低廉。超声传感器现已常规用于流程监控以提高产品质量、检测缺陷、确定有无以及其它方面。这些传感器还能减少由损坏部件产生的废品，以及由此引起的停工时间，从而提高生产率。该项技术还沿着这个方向继续研发新产品。
    目前，如何让各行各业认识到超声传感器在制造业的各个领域的应用潜力是我们面临的重大挑战，包括在质量控制、流程控制和检验等方面。
  发表时间:2007-4-14兆洲科技摘编自西部工控网

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