Prinsip Dasar Pencari Jarak Ultrasonik
1. Generator ultrasonik
Untuk mempelajari dan memanfaatkan gelombang ultrasonik, banyak generator ultrasonik telah dirancang dan diproduksi. Secara umum, generator ultrasonik dapat dibagi menjadi dua kategori: satu menghasilkan gelombang ultrasonik dengan cara listrik, dan yang lainnya adalah menghasilkan gelombang ultrasonik dengan cara mekanis. Metode kelistrikan meliputi jenis piezoelektrik, magnetostriktif, dan listrik; metode mekanis termasuk seruling garnisun, peluit cair, dan peluit aliran udara. Gelombang ultrasonik yang dihasilkannya bervariasi dalam frekuensi, kekuatan, dan karakteristik sonik, sehingga memiliki kegunaan yang berbeda. Yang paling umum digunakan adalah generator ultrasonik piezoelektrik.
2. Prinsip generator ultrasonik piezoelektrik
Generator ultrasonik piezoelektrik sebenarnya menggunakan resonansi kristal piezoelektrik untuk bekerja. Struktur internal generator ultrasonik ditunjukkan pada Gambar 1. Ia memiliki dua wafer piezoelektrik dan pelat resonansi. Ketika sinyal pulsa diterapkan ke dua kutubnya, yang frekuensinya sama dengan frekuensi osilasi alami chip piezoelektrik, chip piezoelektrik akan beresonansi, dan mendorong pelat resonansi bergetar, sehingga menghasilkan gelombang ultrasonik. Sebaliknya, jika tidak ada tegangan yang diberikan antara kedua elektroda, ketika pelat resonansi menerima gelombang ultrasonik, pelat tersebut akan menekan chip piezoelektrik hingga bergetar, mengubah energi mekanik menjadi sinyal listrik, dan kemudian menjadi penerima ultrasonik.
3. Prinsip dasar pencari jangkauan ultrasonik
Pemancar ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke arah tertentu, dan memulai pengaturan waktu bersamaan dengan waktu emisi. Gelombang ultrasonik merambat di udara, dan segera kembali ketika menemui hambatan di jalan, dan penerima ultrasonik menghentikan waktu segera setelah menerima gelombang yang dipantulkan. Kecepatan rambat gelombang ultrasonik di udara adalah 340m/s. Berdasarkan waktu t yang dicatat oleh pengatur waktu, maka dapat dihitung jarak antara titik emisi dan hambatan, yaitu: s=340t/2. Inilah yang disebut metode rentang perbedaan waktu.
Prinsip pengukuran jarak ultrasonik adalah dengan menggunakan kecepatan rambat gelombang ultrasonik yang diketahui di udara untuk mengukur waktu yang diperlukan gelombang suara untuk menemui hambatan dan memantul kembali setelah dipancarkan, dan untuk menghitung jarak sebenarnya dari titik emisi. terhadap hambatan berdasarkan perbedaan waktu antara emisi dan penerimaan. Terlihat bahwa prinsip jangkauan ultrasonik sama dengan prinsip radar.
Rumus rentang dinyatakan sebagai: L=C×T
Dalam rumusnya, L adalah panjang jarak yang diukur; C adalah kecepatan rambat gelombang ultrasonik di udara; T adalah perbedaan waktu propagasi jarak yang diukur (T adalah setengah dari nilai waktu dari transmisi ke penerimaan).
Jangkauan ultrasonik terutama digunakan untuk pengukuran jarak pengingat mundur, lokasi konstruksi, lokasi industri, dll. Meskipun jangkauan jangkauan saat ini dapat mencapai 100 meter, keakuratan pengukuran hanya dapat mencapai urutan sentimeter.
Karena keunggulan emisi gelombang ultrasonik yang mudah diarahkan, arah yang baik, kontrol intensitas yang mudah, dan tidak ada kontak langsung dengan objek yang diukur, ini adalah cara yang ideal untuk pengukuran ketinggian cairan. Dalam pengukuran ketinggian cairan yang tepat, akurasi pengukuran tingkat milimeter perlu dicapai, tetapi saat ini, ASIC rentang ultrasonik dalam negeri hanya memiliki akurasi pengukuran tingkat sentimeter. Dengan menganalisis penyebab kesalahan jangkauan ultrasonik, meningkatkan perbedaan waktu pengukuran ke tingkat mikrodetik, dan menggunakan sensor suhu LM92 untuk mengimbangi kecepatan rambat gelombang suara, pengintai ultrasonik presisi tinggi yang kami rancang dapat mencapai akurasi pengukuran tingkat milimeter.
