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超聲波物位儀在制造業(yè)的應(yīng)用
2014-08-22
幾年前，超聲波物位儀還不具備經(jīng)久耐用的精準(zhǔn)傳感能力。如今，科技進(jìn)步使重慶兆洲科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的MHZ(兆洲)牌超聲波物位儀的這一功能日益強(qiáng)大。這些新技術(shù)使MHZ(兆洲)牌超聲波物位儀更易于使用、更靈活且價(jià)格更低廉。與傳統(tǒng)的超聲傳感器設(shè)計(jì)相比，這些新增功能大大拓展了其應(yīng)用范圍。
如今，MHZ(兆洲)牌超聲波物位儀能在眾多工業(yè)領(lǐng)域幫助機(jī)械設(shè)計(jì)人員找出降低成本、提高質(zhì)量控制效率以及增強(qiáng)檢驗(yàn)功能的創(chuàng)新解決方案。而其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越深入。
更全面的保護(hù)
現(xiàn)在，MHZ(兆洲)牌超聲波物位儀采用了幾項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，使其能夠用于傳統(tǒng)設(shè)備無(wú)法工作的領(lǐng)域內(nèi)：
●超聲波物位儀采用防護(hù)等級(jí)為 IP67 和 IP69K 的護(hù)蓋，可在潮濕環(huán)境(如洗瓶機(jī))下進(jìn)行探測(cè);
● 內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路可補(bǔ)償在正常的日夜班操作時(shí)可能產(chǎn)生的劇烈溫度變化;
● 傳感器表面的特制覆膜可防止有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕;
● 先進(jìn)的濾波電路使超聲波物位儀可以不受工廠環(huán)境噪音的影響;
● 新型變換器設(shè)計(jì)使其防損性能大大增強(qiáng)，并可在不潔環(huán)境中使用。
使用更方便
● 新一代超聲波物位儀的使用更方便，具有以下特點(diǎn)：按鈕設(shè)計(jì)在傳感器外殼上，更易于設(shè)置遠(yuǎn)近傳感范圍;只要將目標(biāo)物放在傳感器前并按一下按鈕即可;傳感器能自動(dòng)分辨窗口大小和目標(biāo)距離;設(shè)置簡(jiǎn)單，同一臺(tái)超聲波物位儀可應(yīng)用于不同環(huán)境。
● DIP 開關(guān)編程，可針對(duì)專項(xiàng)用途定制一個(gè)傳感器。其它可編程功能包括：響應(yīng)時(shí)間、輸出類型、模擬或離散以及用于探測(cè)液位的其它專項(xiàng)設(shè)置。
●超聲波物位儀通常具有單個(gè)傳感器所包含的多路輸出。一個(gè)傳感器可有兩個(gè)單獨(dú)的離散輸出，因而一個(gè)傳感器可以對(duì)兩個(gè)不同的距離進(jìn)行探測(cè)。對(duì)于其它傳感器而言，同一個(gè)傳感器中既有離散輸出也有模擬輸出，以達(dá)到既可以測(cè)量也可以提供警報(bào)輸出的目的。
以上這些功能使超聲波物位儀靈活適用，可以替代其它傳感器技術(shù)。由于超聲波物位儀易于使用、應(yīng)用靈活，因此，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，它能為顯著提高生產(chǎn)力和改進(jìn)質(zhì)量做出巨大貢獻(xiàn)。
超聲波物位儀的使用原理
超聲傳感器內(nèi)有一個(gè)頻率變換器，當(dāng)變換器元件振動(dòng)時(shí)，這個(gè)頻率變換器就會(huì)向一個(gè)方向發(fā)出聽不見的高頻聲波。如果聲波碰到物體并反射回來(lái)，變換器即可接到回波信號(hào)。傳感器根據(jù)從發(fā)出超聲波脈沖到返回回波信號(hào)之間的時(shí)間來(lái)確定與物體之間的距離。通常，傳感器可通過(guò)按鈕來(lái)設(shè)置距離的遠(yuǎn)近范圍。傳感器確定在這些設(shè)置的范圍內(nèi)是否有物體。
例如，裝在液罐或貨盤頂部的超聲波物位儀向集裝箱內(nèi)部發(fā)出聲波時(shí)，回波返回的時(shí)間長(zhǎng)度即可表示該集裝箱是否已滿、空或半滿。
有些超聲波物位儀分別采用一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器變換器。這種雙向模式超聲傳感器適用于需要進(jìn)行邊緣檢測(cè)或更快響應(yīng)時(shí)間的情況，或在潮濕環(huán)境下使用的情況。
在檢測(cè)透明物體、液體、任何表面(粗糙、光滑、光亮)的密致材料和不規(guī)則物體時(shí)，超聲傳感器應(yīng)該是首選。但超聲波物位儀不適用于高溫環(huán)境或壓力罐，也不能用于探測(cè)大泡沫物體。
以下是應(yīng)用超聲波物位儀時(shí)需考慮的重要事項(xiàng)：
● 范圍和大小。要探測(cè)的物體大小直接影響超聲傳感器的最大范圍。傳感器必須探測(cè)到一定聲級(jí)的聲音才可以進(jìn)行輸出。大部件能將大部分聲音反射給超聲傳感器，這樣傳感器即可在其最遠(yuǎn)傳感距離檢測(cè)到此部件。小部件僅能反射較少的一部分聲音，從而導(dǎo)致傳感范圍大大縮小。
● 要探測(cè)的物體。使用超聲探測(cè)的理想物體應(yīng)體積大、平整且密度高，并與變換器正面垂直。最難探測(cè)的物體是體積小且由吸音材料(如泡沫橡膠)制成的物體，或者與變換器呈一定角度的物體。可通過(guò)讓傳感器探測(cè)背景表面，然后反應(yīng)到傳感器和背景之間的探測(cè)目標(biāo)物體，來(lái)探測(cè)某些難以探測(cè)的物體。
如果液面靜止且與傳感器表面垂直，探測(cè)液體就很容易。如果液面波動(dòng)大，可延長(zhǎng)傳感器的響應(yīng)時(shí)間，從而取波動(dòng)變化的平均值以獲得更一致的讀數(shù)。但是，超聲波物位儀還不能精確探測(cè)表面為泡沫狀的液體，因?yàn)榕菽瓡?huì)使聲音的傳播方向發(fā)生偏離。
可以使用超聲波物位儀的反向超聲模式，探測(cè)形狀不規(guī)則的物體。在反向超聲模式下，超聲傳感器會(huì)探測(cè)一個(gè)平整背景，如墻壁。任何穿過(guò)傳感器和墻壁之間的物體都會(huì)阻斷聲波。傳感器即可通過(guò)探測(cè)該干擾來(lái)識(shí)別物體的存在。
● 振動(dòng)。無(wú)論是傳感器本身的振動(dòng)還是附近機(jī)器的振動(dòng)，都可能會(huì)影響測(cè)量距離時(shí)的精確度。可在安裝超聲波物位儀時(shí)使用橡膠防振裝置來(lái)減少這類問(wèn)題。有時(shí)也可使用導(dǎo)軌來(lái)消除或大大降低部件振動(dòng)。
● 衰減。傳感器還設(shè)計(jì)了溫度補(bǔ)償功能，以調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的緩慢改變。但是，它不能調(diào)節(jié)溫度梯度或環(huán)境溫度的快速變化。
● 誤測(cè)結(jié)果。附近的物體(如導(dǎo)軌或固定桿)可能會(huì)反射聲波。要準(zhǔn)確探測(cè)目標(biāo)物體，必須降低或消除附近聲音反射表面的影響。為了避免誤測(cè)附近物體，超聲波物位儀都裝有 LED 指示，用于在安裝時(shí)指示操作人員，以確保正確安裝傳感器并降低誤測(cè)風(fēng)險(xiǎn)。
新用途
從前，在某些領(lǐng)域使用超聲波物位儀很困難且成本高昂，現(xiàn)在，由于成本降低、方便易用，機(jī)械設(shè)計(jì)人員已逐漸在這些領(lǐng)域開始使用超聲傳感器。在工業(yè)應(yīng)用中，超聲波物位儀可用于探測(cè)液位、探測(cè)透明物體和材料，控制張力以及測(cè)量距離。使用超聲波物位儀的行業(yè)有包裝、瓶裝、物料搬運(yùn)以及汽車行業(yè)等。以下是一些用途的例子：
● 在裝瓶廠用于檢測(cè)瓶子;
● 在食品加工廠用于探測(cè)和控制液罐內(nèi)的液位;
● 在包裝線上通過(guò)監(jiān)控兩個(gè)滾軸之間的張力來(lái)控制材料的傳輸速度;
● 檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)組上的銷釘。
今天，超聲波物位儀的工業(yè)用途迅速擴(kuò)大。這個(gè)一度成本高昂卻不甚可靠的技術(shù)現(xiàn)在變得簡(jiǎn)單易用，價(jià)格低廉。超聲波物位儀現(xiàn)已常規(guī)用于流程監(jiān)控以提高產(chǎn)品質(zhì)量、檢測(cè)缺陷、確定有無(wú)以及其它方面。這些傳感器還能減少由損壞部件產(chǎn)生的廢品，以及由此引起的停工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。該項(xiàng)技術(shù)還沿著這個(gè)方向繼續(xù)研發(fā)新產(chǎn)品。
目前，如何讓各行各業(yè)認(rèn)識(shí)到超聲波物位儀在制造業(yè)的應(yīng)用潛力是我們面臨的重大挑戰(zhàn)，包括在質(zhì)量控制、流程控制和檢驗(yàn)等方面。
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