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超声波传感器精度测量的影响因素

文章出处:上海本烜 发表时间:2019-11-19 人气:

超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波传感器利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测。其中超声波是振动频率高于20KHz的机械波。它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。因此超声波传感器对透明或有色物体,金属或非金属物体,固体、液体、粉状物质均能检测尤其是在阳光不透明的固体中。其检测性能几乎不受任何环境条件的影响,包括烟尘环境和雨天

超声波传感器

然而关于影响超声波传感器测量精度的因素却是多个方面的。接下来工釆网小编来具体介绍一下。

 

首先对于超声波传感器而言,测量精度通常是指模拟输出的测量值的绝对精度。基于回波传输时间,超声波传感器的测量精度依靠数个物理参数。这些参数通常与空气和内部偏差相关。

 

由于空气温度对超声波传感器的测量精度有很大的影响。超声波脉冲的回波的传播时间被测量后,传感器用声速计算到目标物的距离。然而,由于空气温度的改变,声速每Kelvin改变0.17%. 几乎所有的倍加福超声波传感器都有一个温度探测器来弥补这种影响。因此这个探测器测量环境温度,传感器修正测量值的相关温度偏移。例如:在室温和较低的温度下,湿度对声速的影响可以忽略不计。然而,在高温下,声速随着湿度的增高而增高。

 

其次超声波传感器具有温度补偿的特性。那是因为超声波传感器使用回波传输时间的方法原理,即测量超声波脉冲发出和测得回波的时间间隔。超声波传感器通过声速来计算目标物的距离。当声音在空气中传播时,声速在室温下大概是344 m/s。该特性能使模拟量输出型的超声波传感器在一个宽温度范围内获得高达0.6mm的重复精度。其中声速是依靠温度来改变的,每升高一摄氏度改变约17%。因此,大多数的超声波传感器配有温度探测器用于测量距离的修正。这个补偿可以在超声波传感器从-25? C +70? C工作范围内执行,并得到±1.5%的测量精度。

 

除空气温度、温度、温度补偿以外气压、气流、 气体类型、外部噪音等因素会影响超声波传感器的精度,相对于气压而言声速在海平面和3000米海拔高度传播时下降不到1%。指定位置的大气波动可以忽略不计,对声速的影响是难以衡量的。但是气流对超声波测量没有影响。那是因为如果目标物有标准反射板的反射特性,一般气流(风)7kn50-61.5 km/h)对超声波测量没有影响。当然暴风雨天气或者飓风可能导致不稳定的测量(信号衰减)。目前在关于声速的变化,没有得出常规的结论。这是因为气流方向和气流速度时常改变。另一方面外部噪音也是影响超声波精度的一个因素,由于外部噪音和被测目标物的回波是不同的,通常不会引起误判。如果干扰源与超声波传感器有同样的频率,内部噪音的振幅一定不会超过目标回声的振幅。

 超声波传感器

                                                                                                                                    上海本烜电气科技有限公司

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