جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية

ج: تعد مستشعرات الصفائح المفردة-والصفائح المزدوجة- بالموجات فوق الصوتية من تقنيات قياس الموجات فوق الصوتية شائعة الاستخدام. يكمن الفرق بين مستشعرات الورقة-المفردة والورقة المزدوجة-في الطريقة التي تنعكس بها الموجات فوق الصوتية أثناء الانتشار. تحتوي أجهزة الاستشعار المفردة- على بلورة واحدة فقط، والتي ترسل موجات صوتية بعد اكتشاف جسم ما وتراقب إشارته المنعكسة؛ بينما تحتوي المستشعرات الورقية المزدوجة- على بلورتين، واحدة لإرسال الموجات الصوتية والأخرى لاستقبال الإشارات المنعكسة. يعتمد مبدأ عمل أجهزة استشعار الصفائح المفردة-والصفائح المزدوجة-الموجات فوق الصوتية على سرعة الصوت وانعكاس الموجات الصوتية. ومن خلال إرسال موجات فوق صوتية إلى جسم ما وقياس الفارق الزمني للإشارات المنعكسة، يتم حساب المسافة بين الجسم والمستشعر. يتم تحديد المسافة بين الكائن والمستشعر عن طريق حساب وقت انتشار الموجة الصوتية، وبالتالي تحقيق اكتشاف الكائن غير المتصل.

ج: يتم استخدام مستشعرات الألواح-المفردة والمزدوجة-على نطاق واسع في آلات طباعة الورق، وآلات التجميع، وآلات الطي، وآلات التعبئة والتغليف، والخلايا الشمسية، وتصنيع رقائق السيليكون، ووضع العلامات، وتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وما إلى ذلك.

ج: تشمل مزايا أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ما يلي:

1. لا تتأثر القدرة على التعرف على لون الكائن أو شفافيته: تكتشف أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الكائنات من خلال انعكاس الموجات الصوتية، وبالتالي فإن لون الكائنات أو شفافيتها لن يؤثر على قراءاتها.

2. قابلة للتشغيل في الظلام: على عكس أجهزة الاستشعار القريبة التي تعتمد على الضوء أو الرؤية، لا يزال بإمكان أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الكشف بشكل فعال في البيئات المظلمة.

3. قدرة قوية على مقاومة-التداخل: لا تتأثر أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بسهولة بالغبار أو الأوساخ أو بيئات الرطوبة العالية، خاصة في ظل الظروف القاسية، ويمكنها تقديم قراءات أكثر دقة من العديد من أجهزة الاستشعار الأخرى.

4. الدقة العالية الموضحة في التطبيقات: يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية توفير دقة قياس عالية في قياس سمك أو مسافة الأسطح المتوازية.

5. اختراق قوي: تتمتع أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بحساسية واختراق عاليين، ويمكنها اكتشاف الأجسام الخارجية، حتى الأجسام العميقة.

6. قدرة قوية على مقاومة التدخل البيئي: يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أن تعمل بثبات تحت أي ظروف إضاءة، سواء في الداخل أو الخارج أو في بيئات الإضاءة المعقدة. فهي قادرة على -الكشف عن الضوء والدخان والغبار والألوان والمواد بدون تلامس، لذلك في بعض التطبيقات، تكون أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أكثر فعالية من أجهزة الاستشعار التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء، والتي قد تتأثر بالدخان أو المواد السوداء.

7. نطاق تطبيق واسع: يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لتطبيقات مختلفة مثل الكشف عن مستوى الماء، وتطبيقات المركبات الجوية بدون طيار، وتطبيقات تجنب العوائق التلقائية، والكشف عن المسافة، وما إلى ذلك.

8. متعددة الوظائف: يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية للكشف عن التواجد، والكشف عن المستوى، والكشف عن الموقع، والكشف عن المسافة، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تلبي احتياجات معظم أجهزة الكشف عن عدم الاتصال.

تشمل قيود أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ما يلي:

1. لا يمكن أن تعمل في الفراغ: لا يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية في الفراغ لأنها تتطلب الهواء للانتشار.

2. غير مناسب للاستخدام تحت الماء: يمتص الماء الموجات الصوتية، مما يؤثر على قدرة أجهزة الاستشعار على الكشف.

3. المواد الناعمة تؤثر على دقة الكشف: إذا كان سطح الجسم مغطى بمواد ناعمة جدًا، فقد يمتص المزيد من الموجات الصوتية، مما يجعل من الصعب على المستشعر اكتشاف الهدف.

4. تؤثر التغيرات في درجات الحرارة على الدقة: قد تؤثر التغيرات في درجات الحرارة على دقة أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. على الرغم من أن أجهزة الاستشعار الحديثة توفر وظائف تعويض درجة الحرارة التي يمكن معايرتها بناءً على تغيرات درجة الحرارة والجهد، إلا أنها قد تظل متأثرة.

5. يصعب اكتشاف الأجسام الصغيرة: إذا كان الجسم صغيرًا جدًا، فقد لا يعكس موجات صوتية كافية لتكتشفها أجهزة الاستشعار.

6. يصعب اكتشاف أشكال محددة: قد يتسبب شكل أو موضع بعض الأشياء في انحراف انعكاسات الموجات الصوتية عن المستشعر.

ج: تتمتع أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بوظيفة الكشف عن مستويات السائل والأشياء والمواد الشفافة. يمكن لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التحكم في التوتر وقياس المسافة، وتستخدم بشكل رئيسي في نقل المعدات للتغليف، وصناعة الزجاجات، ومناولة المواد، وفحص الفحم، ومعالجة البلاستيك، وصناعة السيارات. يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لمراقبة العمليات لتحسين جودة المنتج واكتشاف العيوب وتحديد التواجد أو الغياب والجوانب الأخرى.

ج: فيما يتعلق بالتركيب، أولاً وقبل كل شيء، ينبغي ضمان دقة موضع تركيب المستشعر. يجب أن تبقى عموديًا على مسار نقل الورق، بحيث يمكن إسقاط الموجات فوق الصوتية عموديًا على الورق ويمكن الحصول على إشارة الانعكاس الأكثر دقة. يجب أيضًا تعديل ارتفاع التثبيت بدقة وفقًا لدليل المعدات. قد يؤثر القرب الشديد أو البعيد جدًا من الورقة على دقة الكشف. على سبيل المثال، قد يؤدي كونك قريبًا جدًا إلى أن تكون الموجة المنعكسة قوية جدًا ومشبعة، في حين أن كونك بعيدًا جدًا قد يتسبب في أن تكون الموجة المنعكسة ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها بشكل فعال. أثناء الاستخدام، يجب تنظيف أطراف الإرسال والاستقبال للمستشعر بانتظام لمنع تراكم الغبار وقصاصات الورق والشوائب الأخرى والتأثير على إرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية. وفي الوقت نفسه، انتبه إلى درجة الحرارة والرطوبة في بيئة العمل، لأن ظروف درجة الحرارة والرطوبة القصوى قد تغير خصائص انتشار الموجات فوق الصوتية، مما يؤثر على موثوقية الكشف. على سبيل المثال، في بيئة رطبة، قد يتداخل بخار الماء مع انتشار الموجات فوق الصوتية ويسبب سوء التقدير.

ج: بشكل عام، تتمتع أجهزة استشعار-الورقة المفردة-الورقة-المزدوجة عالية الجودة بالموجات فوق الصوتية بدقة اكتشاف عالية جدًا، ويمكن أن يصل معدل التعرف الصحيح على ورقة-الورقة المفردة والمزدوجة- إلى أكثر من 99%. تعتمد دقتها بشكل أساسي على أداء أجهزة المستشعر، مثل حساسية عناصر الإرسال والاستقبال، ودقة دائرة معالجة الإشارة، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، ترتبط أيضًا بعوامل مثل المادة وسمك الورق. بالنسبة للورق ذو السمك الموحد والمواد المستقرة، يمكن لجهاز الاستشعار تحقيق دقة كشف عالية للغاية. ومع ذلك، بالنسبة لبعض المواد الخاصة، مثل الورق المطلي أو الملمس غير المتساوي على السطح، قد تتأثر الدقة قليلاً، ولكن من خلال ضبط المعلمات والمعايرة المناسبة، لا يزال من الممكن ضمان دقة اكتشاف عالية. على سبيل المثال، في مجالات مثل طباعة الأوراق النقدية، والتي تتطلب دقة عالية للغاية في الكشف عن الأوراق المفردة والمزدوجة، يمكن لأجهزة الاستشعار المفردة والمزدوجة بالموجات فوق الصوتية تلبية متطلبات الإنتاج بالكامل بعد التصحيح الدقيق وضمان جودة المنتج بشكل فعال.

ج: يتأثر عمر الخدمة لمستشعرات الموجات فوق الصوتية-الصفائح المفردة والمزدوجة- بعدة عوامل، وتتراوح مدة خدمتها عمومًا بين 3 إلى 10 سنوات.

1. عوامل جودة المكونات الداخلية إن جودة المكونات الأساسية للمستشعر، مثل أجهزة الإرسال والاستقبال بالموجات فوق الصوتية، هي المفتاح. يمكن استخدام مكونات الإرسال والاستقبال المصنوعة من السيراميك الكهروضغطي عالي الجودة-وغيره من المواد لفترة طويلة في ظل ظروف الاستخدام العادية. على سبيل المثال، يمكن لبعض المستشعرات التي تستخدم مواد كهرضغطية -عالية النقاء وتخضع لعمليات تصنيع دقيقة أن تحافظ على أداء مستقر لمكوناتها الداخلية لفترة طويلة، وقد يصل عمر الخدمة الخاص بها إلى 8-10 سنوات. ستؤثر جودة دائرة معالجة الإشارات أيضًا على عمر الخدمة. إذا كان تصميم الدائرة معقولاً-وتم استخدام مكونات إلكترونية عالية الجودة، مثل المكثفات المتينة والمقاومات ورقائق الدوائر المتكاملة، فيمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل حالات الفشل الناجمة عن تقادم المكونات الإلكترونية والمساعدة في إطالة العمر الإجمالي للمستشعر. 2. العوامل البيئية تؤثر درجة حرارة بيئة العمل بشكل كبير على عمر المستشعر. في نطاق درجة الحرارة المناسب، مثل 0-40 درجة مئوية، يكون أداء المكونات الداخلية للمستشعر مستقرًا نسبيًا. ومع ذلك، إذا كان في بيئة ذات درجة حرارة عالية لفترة طويلة (مثل أكثر من 60 درجة مئوية)، فقد يؤدي ذلك إلى تسريع شيخوخة المكونات، وخاصة العلب البلاستيكية والمكونات الإلكترونية. قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تشوه الهيكل، وارتخاء مفاصل لحام الدائرة، والتأثير على أداء مكونات الموجات فوق الصوتية، مما يؤدي إلى تقصير عمر المستشعر إلى 3-5 سنوات أو حتى أقل. الرطوبة هي أيضا عامل مهم. قد تتسبب البيئات ذات الرطوبة العالية في حدوث رطوبة داخل المستشعر، مما يتسبب في حدوث دوائر قصيرة أو تآكل. في بيئة رطبة، إذا لم تكن هناك إجراءات جيدة ضد الماء والرطوبة، فقد ينخفض ​​عمر المستشعر بشكل كبير. كما أن الغبار والشوائب الموجودة في البيئة لا تساعد على استخدام المستشعر على المدى الطويل. قد يتراكم الغبار على سطح جهاز الإرسال والاستقبال بالموجات فوق الصوتية، مما يؤثر على كفاءة الإرسال والاستقبال بالموجات فوق الصوتية. قد يؤدي التراكم على المدى الطويل إلى إتلاف سطح المكون وتقليل أداء المستشعر وبالتالي تقصير عمر الخدمة.

3. عوامل التردد والكثافة للاستخدام سيؤدي التردد العالي للاستخدام إلى تسريع تآكل المستشعر. إذا كانت هناك حاجة إلى اختبار المستشعر بشكل مستمر، كما هو الحال في خط إنتاج الورق عالي السرعة-، حيث يتم إجراء اختبارات متعددة في الثانية، فسوف تتآكل المكونات الداخلية بشكل أسرع من الاستخدام ذي التردد المنخفض-. قد يتضرر المستشعر أيضًا بسبب صدمة ميكانيكية كبيرة أو اهتزاز. قد تؤدي الحركة الميكانيكية المتكررة بالقرب من موقع التثبيت أو التأثير أثناء نقل المعدات إلى تحرك المكونات الداخلية للمستشعر أو تلفها، مما يؤدي إلى تقصير عمر الخدمة.

ج: عند استخدام أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية -ورقة واحدة ومزدوجة-، يجب على العملاء التأكد من محاذاة زوايا المسبارين أثناء التثبيت وعدم إمكانية إزاحة زاوية المسبارين لضمان وجود علاقة متساوية بين الإرسال والاستقبال العمودي أثناء عملية الإرسال والاستقبال.

ج: يمكن تركيب مستشعر الصفائح المزدوجة بالموجات فوق الصوتية بشكل عمودي على الورقة. عند اكتشاف ورق أو فيلم عادي، لن يؤثر تأرجح الورق على وظيفة النظام. بالنسبة للصفائح المعدنية الرقيقة والأغشية البلاستيكية السميكة (مثل بطاقات الائتمان)، يوصى بتثبيت النظام بزاوية ميل قدرها 27 درجة. بالنسبة للأنواع الخاصة من الورق السميك، يجب تثبيت النظام بزاوية ميل تتراوح بين 27 درجة إلى 30 درجة.

ج: يقوم جهاز إرسال بالموجات فوق الصوتية-عالي التردد بإصدار شعاع فوق صوتي من أسفل الورقة. تتسبب الموجة الصوتية في اهتزاز الورقة، مما يؤدي بدوره إلى توليد موجة صوتية صغيرة جدًا على الجانب الآخر من الورقة. يتم استقبال هذه الموجة الصوتية الصغيرة بواسطة جهاز الاستقبال بالموجات فوق الصوتية. إذا كان هناك ورقتين، واحدة فوق الأخرى، تصبح الإشارة أضعف ولا يمكنها الوصول إلى جهاز الاستقبال.