超聲波感測器知識(第四部分) 測量精度的影響

2021-08-08 17:48:09 字數 1523 閱讀 2555

摘要:

對於超聲波感測器,測量精度通常是指模擬輸出的測量值的絕對精度。基於回波傳輸時間,超聲波感測器的測量精度依靠數個物理引數。這些引數通常與空氣和內部偏差相關。

對於超聲波感測器,測量精度通常是指模擬輸出的測量值的絕對精度。基於回波傳輸時間,超聲波感測器的測量精度依靠數個物理引數。這些引數通常與空氣和內部偏差相關。

空氣溫度

空氣溫度對超聲波感測器的測量精度有很大的影響。超聲波脈衝的回波的傳播時間被測量後,感測器用聲速計算到目標物的距離。然而,由於空氣溫度的改變,聲速每kelvin改變0.17%. 幾乎所有的倍加福超聲波感測器都有乙個溫度探測器來彌補這種影響。這個探測器測量環境溫度,感測器修正測量值的相關溫度偏移(詳見溫度補償)。

濕度在室溫和較低的溫度下,濕度對聲速的影響可以忽略不計。然而,在高溫下,聲速隨著濕度的增高而增高。

氣壓聲速在海平面和3000公尺海拔高度傳播時下降不到1%。指定位置的大氣波動可以忽略不計,對聲速的影響是難以衡量的。

氣流如果目標物有標準反射板的反射特性,一般氣流(風)7kn(50-61.5 km/h)對超聲波測量沒有影響。暴風雨天氣或者颶風可能導致不穩定的測量(訊號衰減)。關於聲速的變化,沒有得出常規的結論。這是因為氣流方向和氣流速度時常改變。舉個例子,特別是熱的目標物,比如炙熱的金屬,可以引起嚴重的空氣擾動。超聲波可以是分散的或者偏離的,沒有可測量的回波返回。

漆霧漆霧對超聲波感測器的工作沒有明顯的影響。然而,霧不允許堆積在工作中的換能器表面,以免影響換能器的敏感度。

外部噪音

外部噪音和被測目標物的回波是不同的,通常不會引起誤判。如果干擾源與超聲波感測器有同樣的頻率,內部噪音的振幅一定不會超過目標回聲的振幅。舉個例子,當用石頭填滿乙個筒倉時,這種事情會發生。

氣體型別

倍加福的超聲波感測器是為在大氣中工作所設計的。在其他氣體中工作(如二氧化碳中)會導致嚴重的測量錯誤或甚至全部的功能損失,由於聲速的偏差和衰減。

超聲波感測器使用回波傳輸時間的方法原理,即測量超聲波脈衝發出和測得回波的時間間隔。超聲波感測器通過聲速來計算目標物的距離。當聲音在空氣中傳播時,聲速在室溫下大概是344 m/s。然而。聲速是依靠溫度來改變的,每公升高一攝氏度改變約17%。倍加福大多數的超聲波感測器可以在-25� c到+70� c的溫度範圍工作。

沒有溫度補償和100厘公尺的測量距離,20� c的溫度改變會導致在70� c時-8.5厘公尺的誤差和在-25� c時+7.65厘公尺的誤差。

因此,大多數的超聲波感測器配有溫度探測器用於測量距離的修正。這個補償可以在超聲波感測器從-25� c 到+70� c工作範圍內執行,並得到±1.5%的測量精度。

精度/絕對精度指的是輸出值和測量值之間的差異,測量值是由超聲波感測器實際測量目標物的距離。 從實用性的角度來看,在工業應用中,在- 25�到+70� c的工作範圍下,超聲波感測器可以實現1% 到 3%的絕對精度。高精度可以在非常穩定的環境條件下實現。在這種情況下,可以關閉溫度補償。(使用程式設計工具)

另一種可能是使用超聲波參考感測器。 這種方法涉及安裝第二個同型別的感測器,與測量感測器平行,與固定的目標物對齊。如果在測量範圍內的環境條件發生改變,到目標物的距離也會隨著聲速的改變而改變。測量值被錯誤的數值糾正。

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