Doğrudan Hata Telafisi Hassas Ultrasonik Mesafe Ölçer

Devin tarafından
4 dakikalık okuma
Direct-Error-Compensation-Precision-Ultrasonic-Distance-Meter Laser Ranging

Navigasyon

Ultrasonik mesafe ölçer, ölçülen nesnenin mesafesini hesaplamak için sesin yayılma hızını kullanır. Modern bir ölçüm aracı olarak yaygın bir şekilde kullanılmıştır. Ancak, ultrasonik mesafe ölçerlerin ölçüm doğruluğunun içsel sınırlamaları vardır. Çoğu ultrasonik mesafe ölçer, ses dalgalarını iletmek için iletim ortamı olarak havayı kullanır. Ortam sıcaklığındaki değişiklikler nedeniyle, ultrasonik mesafe ölçerlerin doğruluğu doğrudan ortam sıcaklığındaki değişikliklerden etkilenir. Mevcut ultrasonik mesafe ölçerlerin çoğu, sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan hataları telafi etmek için sıcaklık sensörleri kullanır. Sıcaklık sensörü ultrasonik sensör içinde paketlendiğinden, yalnızca ölçülen nesneden uzakta olmakla kalmaz, aynı zamanda iletim ortamının sıcaklığını doğrudan ölçemez. Ölçümü yalnızca ultrasonik sensörün ortamının sıcaklığıdır veya ses dalgası iletim ortamının sıcaklığı, sıcaklık alanının dağılım teorisi aracılığıyla hesaplanır. Bu dolaylı sıcaklık hatası telafi yöntemi, ölçüm doğruluğunun ihtiyaçlarını tam olarak karşılayamaz.

Piezoelektrik seramik dönüştürücü, darbe üreteci, kıyaslama noktası, sinyal alıcı amplifikatör, invertör, dijitalden analoğa dönüştürme, mikroişlemci, iletişim arayüzü ve görüntüleme sistemi vb. dahil olmak üzere doğrudan hata telafili hassas ultrasonik mesafe ölçer. Önemli nokta, ultrasonik mesafe ölçerin ses dalgası ileten ucunun sabit uzunlukta bir kıyaslama noktasına bağlanmasıdır. Kıyaslama noktası, emisyon dalgası konisinin geometrik ekseninde bulunur. Kıyaslama noktasının diğer ucunda emisyon dalgasına dik dairesel veya düzenli çokgen yansıma faseti bulunur. , bu düzlemin alanı kıyaslama noktasının kesitinin 3 ila 8 katıdır ve kıyaslama noktasının ekseni, ses dalgalarını yansıtmak için yansıtıcı fasetin geometrik merkezinden geçer. Bu mesafe ölçer, yüksek ölçüm doğruluğu, güvenilir performans, basit yapı avantajlarına sahiptir ve zorlu ortamlarda çalışabilir. Çeşitli hedefleri ölçmek için uygundur.

Şu anda piyasadaki mevcut ultrasonik mesafe ölçerler, ölçülen hedefin mesafesini ölçerken ölçüm doğruluğunun garanti edilememesi gibi yukarıda belirtilen eksikliklere sahiptir. Doğrudan hata telafisi benimseyen ve yüksek ölçüm doğruluğuna sahip bir ultrasonik mesafe ölçer sağlıyoruz.

Piezoelektrik seramik dönüştürücü, darbe sinyali üreteci, kıyaslama ölçütü, sinyal alma amplifikatörü, invertör, dijital-analog dönüştürücü, mikroişlemci, iletişim arayüzü ve görüntüleme sistemi içeren doğrudan hata telafili hassas ultrasonik mesafe ölçer. Önemli nokta, ultrasonik mesafe ölçerin ses dalgası ileten ucunun kıyaslama çubuğuna bağlanması ve konumunun ileten dalga konisinin geometrik ekseninde olmasıdır. Kıyaslama çubuğunun uzunluğu gerçek ihtiyaçlara göre belirlenir. Kıyaslama çubuğunun malzemesi, küçük bir termal genleşme katsayısına sahip metal veya metal olmayan bir malzemedir. Kıyaslama ölçütünün diğer ucunda yayılan dalgaya dik küçük bir düzlem bulunur. Şekil bir daire veya düzgün bir çokgendir. Düzlemin alanı kıyaslama ölçütünün kesitinin 3 ila 8 katıdır. Kıyaslama ölçütünün ekseni, yansıma için yansıma fasetinin geometrik merkezinden geçer. ses dalgaları. Ölçüm sırasında, referans noktasının gerçek uzunluğu ve ultrasonik sensör ile ölçülen referans noktasının uzunluğu kullanılarak elde edilen hata telafi katsayısına bağlı olarak, mikroişlemci hesaplamalar yaptıktan sonra ölçülen hedefe olan uzaklık elde edilebilmektedir.

Hata telafisi kıyaslaması benimsenmiştir. Ölçüm sırasında üretilen hata telafisi katsayısı, ses dalgası iletim ortamının sıcaklık değişimlerinden ve diğer çevresel faktörlerden kaynaklanan ölçüm hatalarını ortadan kaldırır. Bu nedenle yüksek ölçüm doğruluğuna, güvenilir performansa sahiptir ve zorlu ortamlarda kullanılabilir. Özel bir ortamda çalışma avantajlarına sahiptir, yapısı basittir, kullanımı kolaydır ve geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

Çizimlerin tanımı

Şekil 1, Faydalı Modelin şematik yapısal diyagramını göstermektedir.

Lazer mesafe ölçer

Şekil 1

Şekil 2, mevcut faydalı modelin çalışma prensibi diyagramını göstermektedir.

Lazer mesafe ölçer

Şekil 2

Belirli uygulama modu, bu mesafe ölçerin yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir, esas olarak bir piezoelektrik seramik dönüştürücü, bir darbe sinyali üreteci, bir kıyaslama ölçütü, bir sinyal alıcı amplifikatör, bir invertör işlemcileri, dijital-analog dönüştürme, mikroişlemciler, iletişim arayüzleri ve görüntüleme sistemleri içeren doğrudan hata telafili hassas ultrasonik mesafe ölçer. İletişim arayüzü, muhafazanın (3) bir ucunun uç kapağında (1) bulunur, sıvı kristal ekran (2) muhafazanın (3) dış yüzeyinde bulunur ve iletişim arayüzü ve görüntüleme ekranı (2), bir iletişim kablosu aracılığıyla mikroişlemciyle iletişim kurar. Piezoelektrik seramik dönüştürücü, darbe sinyali üreteci, sinyal alıcı amplifikatör, invertör, dijital-analog dönüştürme ve mikroişlemci, muhafazanın iç boşluğuna yerleştirilmiştir. Önemli nokta, kıyaslama ölçütünün (4) muhafazadaki sabit bir çerçeve aracılığıyla kabuğun iç duvarına bağlanması ve yayan dalga konisinin geometrik ekseninde, dönüştürücünün uç yüzünde yer almasıdır. Referans noktası (4), düşük termal genleşme katsayısına sahip bir malzemeden yapılmıştır. , uzunluğu gerçek ihtiyaçlara göre belirlenebilir. Direğin diğer ucunda yayılan dalgaya dik bir yansıtıcı yüzey (5) bulunur. Bu düzlemin alanı genellikle referans noktasının kesitinin 3 ila 8 katıdır.

İşte nasıl çalıştığı:

Ultrasonik mesafe ölçerin içindeki darbe sinyali üreteci, dönüştürücüyü darbeli ultrasonik dalgalar üretmesi için uyaran belirli bir frekansta bir darbe sinyali üretir. Dönüştürücü iki yansıyan ultrasonik dalga alacaktır, biri kıyaslama yüzü (5) tarafından yansıtılan ses dalgasıdır, diğeri ise hedef nesne tarafından yansıtılan ses dalgalarıdır, bunlar elektrik sinyallerine dönüştürülür ve sinyal yükseltecine gönderilir. Yükseltmeden sonra, dijital sinyal işleme için invertör aracılığıyla mikroişlemciye gönderilirler. Ön hesaplamalar yoluyla, ultrasonik mesafe ölçerin ilk ölçümü için kıyaslama hesaplanır. Uzunluk L (dönüştürücü uç yüzeyinden kıyaslamanın yansıtıcı yüzeyine olan mesafe) ve hedef mesafe Lc (dönüştürücü uç yüzeyinden hedef uç yüzeyine olan mesafe), kıyaslamanın gerçek uzunluğu Lo bilindiğinden, doğrudan bir hata telafi katsayısı α=Lo/L elde edilebilir, hata telafi katsayısı α, hava ortamının ve çevreleyen ortamın sıcaklık değişimlerinin hedef mesafe ölçüm doğruluğu üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için kullanılır. Hata telafisini dikkate aldıktan sonra,

Son olarak ölçülen hedef nesnenin gerçek ölçülen mesafesi L1=αLo hesaplanır.

Sensörün ölçüm doğruluğunu daha da artırmak için aynı noktaya olan mesafe birden fazla ölçülebilir ve ortalama ölçüm değeri kullanılarak son ölçüm mesafesi D elde edilebilir:

D=(di)-dmax-dmin]/(n-2)

Zdi - n ölçümün toplamı

dmax - n ölçüm arasındaki maksimum değer

dmin - n ölçüm arasındaki en düşük değer

n - aynı noktadaki ölçüm sayısı, n=10 veya buna yakın olması önerilir

Tüm hesaplamalar ultrasonik mesafe ölçüm cihazının dahili yazılımı aracılığıyla işlenir ve ölçülen veriler otomatik olarak işlenerek LCD ekranda gösterilir veya diğer kontrol cihazlarına iletilir.

Devamını oku

Yorum yapın