Навигация
Ультразвуковой дальномер использует скорость распространения звука для расчета расстояния до измеряемого объекта. Как современный измерительный инструмент, он широко используется. Однако точность измерений ультразвуковых дальномеров имеет свои ограничения. Большинство ультразвуковых дальномеров используют воздух в качестве среды передачи для передачи звуковых волн. Из-за изменений температуры окружающей среды точность ультразвуковых дальномеров напрямую зависит от изменений температуры окружающей среды. Большинство существующих ультразвуковых дальномеров используют температурные датчики для компенсации ошибок, вызванных изменениями температуры. Поскольку температурный датчик упакован в ультразвуковой датчик, он находится не только далеко от измеряемого объекта, но и не может напрямую измерить температуру передающей среды. Его измерение — это только температура окружающей среды ультразвукового датчика, или температура среды передачи звуковой волны рассчитывается через теорию распределения температурного поля. Этот метод косвенной компенсации температурной ошибки не может полностью удовлетворить потребности в точности измерений.
Прямой метод компенсации ошибок точного ультразвукового дальномера, который включает пьезоэлектрический керамический преобразователь, генератор импульсов, эталон, усилитель принимающего сигнала, инвертор, аналогово-цифровое преобразование, микропроцессор, интерфейс связи и систему отображения и т. д. Ключевым моментом является то, что передающая звуковая волна ультразвукового дальномера соединена с эталоном фиксированной длины. Эталон расположен на геометрической оси конуса излучающей волны. На другом конце эталона имеется круглая или правильнополигональная отражающая грань, перпендикулярная излучаемой волне, площадь этой плоскости составляет от 3 до 8 раз больше поперечного сечения эталона, а ось эталона проходит через геометрический центр отражающей грани для отражения звуковых волн. Этот дальномер имеет преимущества высокой точности измерений, надежной работы, простой структуры и может работать в жестких условиях. Он подходит для измерения различных объектов.
В настоящее время существующие ультразвуковые дальномеры на рынке имеют вышеупомянутые недостатки, из-за которых точность измерений не может быть гарантирована при измерении расстояния до измеряемой цели. Мы предлагаем ультразвуковой дальномер, который использует прямую компенсацию ошибок и имеет высокую точность измерений.
Прямой метод компенсации ошибок точного ультразвукового дальномера, который включает пьезоэлектрический керамический преобразователь, генератор импульсных сигналов, эталон, усилитель принимающего сигнала, инвертор, аналогово-цифровое преобразование, микропроцессор, интерфейс связи и систему отображения. Ключевым моментом является то, что передающая звуковая волна ультразвукового дальномера соединена с эталонным стержнем, и его положение находится на геометрической оси конуса излучающей волны. Длина эталонного стержня определяется в зависимости от фактических потребностей. Материал эталонного стержня — это металлический или неметаллический материал с небольшим коэффициентом теплового расширения. На другом конце эталона имеется небольшая плоскость, перпендикулярная излучаемой волне. Форма — круг или правильный многоугольник. Площадь плоскости составляет от 3 до 8 раз больше поперечного сечения эталона. Ось эталона проходит через геометрический центр отражающей грани для отражения звуковых волн. Во время измерения, основываясь на коэффициенте компенсации ошибок, полученном из фактической длины эталона и длины эталона, измеренной ультразвуковым датчиком, расстояние до измеряемой цели может быть получено после выполнения расчетов микропроцессором.
Применяется эталон компенсации ошибок. Коэффициент компенсации ошибок, возникающий во время измерения, устраняет ошибки измерений, вызванные изменениями температуры среды передачи звуковой волны и другими факторами окружающей среды. Поэтому он имеет высокую точность измерений, надежную работу и может использоваться в жестких условиях. Он имеет преимущества работы в особых условиях, его структура проста, он удобен в использовании и имеет широкий спектр применения.
Описание чертежей
Рисунок 1 — это схематическая структурная диаграмма полезной модели.
Рисунок 1
Рисунок 2 — это диаграмма рабочего принципа настоящей полезной модели.
Рисунок 2
Конкретный способ реализации, структура этого дальномера показана на рисунке 1, прямой метод компенсации ошибок точного ультразвукового дальномера, который в основном включает пьезоэлектрический керамический преобразователь, генератор импульсных сигналов, эталон, усилитель принимающего сигнала, инвертор, аналогово-цифровое преобразование, микропроцессоры, интерфейсы связи и системы отображения. Интерфейс связи расположен на крышке (1) одного конца корпуса (3), жидкокристаллический дисплей (2) расположен на внешней поверхности корпуса (3), а интерфейс связи и экран отображения (2) общаются с микропроцессором через коммуникационный кабель. Пьезоэлектрический керамический преобразователь, генератор импульсных сигналов, усилитель принимающего сигнала, инвертор, аналогово-цифровое преобразование и микропроцессор установлены в внутренней полости корпуса. Ключевым моментом является то, что эталон (4) соединен с внутренней стенкой корпуса через фиксированную раму в корпусе и расположен на торцевой поверхности преобразователя, на геометрической оси конуса излучающей волны. Эталон (4) изготовлен из материала с низким коэффициентом теплового расширения, его длина может быть определена в зависимости от фактических потребностей. На другом конце стержня имеется отражающая грань (5), перпендикулярная излучаемой волне. Площадь этой плоскости обычно составляет от 3 до 8 раз больше поперечного сечения эталона.
Вот как это работает:
Генератор импульсных сигналов внутри ультразвукового дальномера генерирует импульсный сигнал определенной частоты, который возбуждает преобразователь для генерации импульсных ультразвуковых волн. Преобразователь будет принимать два отраженных ультразвуковых сигнала, один из которых — звуковая волна, отраженная от грани эталона (5), другой — звуковые волны, отраженные от целевого объекта, которые преобразуются в электрические сигналы и отправляются в усилитель сигнала. После усиления они отправляются в микропроцессор через инвертор для цифровой обработки сигнала. Через предварительные расчеты рассчитывается эталон для первоначального измерения ультразвукового дальномера. Длина L (расстояние от торцевой поверхности преобразователя до отражающей грани эталона) и расстояние до цели Lc (расстояние от торцевой поверхности преобразователя до торцевой поверхности цели), поскольку известна фактическая длина Lo эталона, можно получить коэффициент компенсации ошибок α=Lo/L, коэффициент компенсации ошибок α используется для устранения влияния изменений температуры воздушной среды и окружающей среды на точность измерения расстояния до цели. После учета компенсации ошибок,
В конце концов, фактическое измеренное расстояние L1=αLo до измеряемого целевого объекта рассчитывается.
Для дальнейшего повышения точности измерений датчика расстояние до одной и той же точки можно измерять несколько раз, и среднее значение измерения используется для получения окончательного измеренного расстояния D:
D=(di)-dmax-dmin]/(n-2)
Zdi - сумма n измерений
dmax - максимальное значение среди n измерений
dmin - минимальное значение среди n измерений
n - количество измерений в одной и той же точке, рекомендуется n=10 или около того
Все расчеты обрабатываются через встроенное программное обеспечение ультразвукового дальномера, а измеренные данные автоматически обрабатываются и отображаются на ЖК-дисплее или передаются другим контроллерам.
Связаться с ERDI TECH
Если вам нужна техническая информация, спецификационные листы, испытания прототипов или индивидуальные решения для лазерного целеуказателя 1064 нм, пожалуйста, свяжитесь с инженерной командой ERDI TECH.
📧 yeva@erdimail.com (ответы в течение 24 часов)
Мы предоставим наиболее подходящие решения лазерной технологии для вашей платформы.