超聲波傳感器應(yīng)用場景案例分析

超聲波傳感器是發(fā)送和接收超聲波的收發(fā)器，通過聲速以及回聲從物體反射回來的時間來測量距離。超聲波傳感器不受外界環(huán)境的影響，幾乎能檢測出任何材料，且不受材料表面性質(zhì)的影響。他們還可以滿足不同的應(yīng)用需求，因此超聲波傳感器的多樣化應(yīng)用領(lǐng)域可歸納為以下幾個方面：液體或物料的液位/料位測量、行人檢測、機器人避障/防護、以及AVG檢測等。本文主要圍繞超聲波傳感器應(yīng)用場景案例提供相對應(yīng)的解決方案。

用于油罐液位檢測的超聲波傳感器

液位/料位測量是工業(yè)領(lǐng)域中最為常見的距離測量任務(wù)之一。在工業(yè)領(lǐng)域中油罐液位檢測主要是測量其液位、溫度、密度和壓力(帶壓儲罐)等參數(shù)，計算出儲液的體積及重量儲量。由于油罐儲存的物質(zhì)通常有易燃易爆、易揮發(fā)、有毒等特性，一旦發(fā)生泄漏就容易已發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故。所以一般油罐分為貿(mào)易罐和中間罐兩類，貿(mào)易罐的液位、溫度、密度、體積、質(zhì)量則必須經(jīng)常監(jiān)測和計量，且精度要求很高。中間罐通常僅對液位、溫度和壓力(帶壓儲罐)等參數(shù)進行監(jiān)測，以防止油罐發(fā)生冒頂、抽空事故，并不需交接計量。然而對不同的大小和種類的儲油罐，所用液位傳感器的性能特點也不一樣且根據(jù)不同的測量原理和方法，每種測量儀表都有其自身的優(yōu)點及適合應(yīng)用工況罐區(qū)液位儀表的發(fā)展趨勢是高精度、多功能、高度自動化的方向發(fā)展，并且一些罐區(qū)包含給生產(chǎn)裝置供料的任務(wù)，原油儲油罐內(nèi)的雜亂工況，工釆網(wǎng)提出了一種選用超聲波導(dǎo)波技能的原油儲油罐液位丈量體系，有效地克服了超聲波液位計直接丈量原油儲油罐液位時發(fā)生的差錯，降低了檢查體系的制作成本和勞動強度。其中美國SENIX 超聲波液位傳感器 - ToughSonic-30是由微處理器控制的數(shù)字液位外表。在丈量中超聲波脈沖由傳感器（換能器）發(fā)出超聲波，聲波經(jīng)液體外表反射后被超聲波接收器接收，經(jīng)過壓電晶體或磁致彈性器材轉(zhuǎn)換成電信號，并由聲波的發(fā)射和接收之間的時刻來核算傳感器到被測液體外表的間隔。此外超聲波傳感器擁有1.5英寸（38.1毫米）的不銹鋼外殼，每端有1.5英寸的NPT螺紋，并有一個平滑的中間部分用于各種安裝選項。同時該傳感器具有一條9芯電纜，多種輸出方式可選（模擬電壓、電流、RS232/RS485串行、開關(guān)輸出）。ToughSonic-30超聲波傳感器的最大距離為30英尺（9.1米）、IP68級防護、堅固耐用、完全浸沒，耐腐蝕，抗沖擊，全面堅韌，可以用SenixVIEW軟件完全配置，由于其特點可以用于在世界各地在遠程監(jiān)控、惡劣的工業(yè)環(huán)境和苛刻的工廠環(huán)境中使用。

用于水泥生產(chǎn)料位中的超聲波傳感器

在水泥工業(yè)中主要是固體物料的物位測量，液位測量則很少。固體物料種類繁多，有塊料、顆粒狀、粉料，這些物料的介電常數(shù)、容重、溫度、水分含量也各不相同。接觸式測量是過去測量物位的主要手段。由于測量時儀表和物料是接觸的，在使用過程中往往會出現(xiàn)各種問題，如電容的掛料；重錘的斷錘、埋錘；音叉的堵料等，且日常的維護量很大。超聲波技術(shù)近幾年來發(fā)展很快，是目前應(yīng)用最廣泛的非接觸式測量方法，特別在液位測量。在水泥廠超聲波物位測量已較普遍應(yīng)用在原料調(diào)配庫、原煤庫、熟料庫等，但超聲波必須借助于媒質(zhì)傳播，如在水泥廠的儲庫物位測量通常以空氣作為傳播介質(zhì)，而空氣的溫度、濕度、組分等的變化會影響超聲波傳播速度，空氣中的粉塵也將衰減超聲波的傳播信號。當前超聲波傳感器物位測量僅用于測量塊料或顆粒狀的物料，對粉倉料位的測量，由于粉倉料位表面在下料時非常疏松，對超聲波信號有較強的衰減，故至今還沒有測粉倉料位成功的先例。針對某水泥企業(yè)的實際需求，我們通過反復(fù)選型和試驗，工釆網(wǎng)MaxBotix IP67 （參數(shù)）防水超聲波液位傳感器 - MB7589可以很圓滿的解決該問題。那是因為該傳感器具有一種自清洗功能。它可以輕輕地加熱傳感器的表面，在傳感器的換能器表面上霧化任何水分/冷凝。在遇到冷凝問題的各種應(yīng)用中，許多這樣的應(yīng)用需要自清洗，MB7589就是為這些應(yīng)用而專門設(shè)計的。例如，在油箱中，或者是在水箱中，在晴朗的夜晚或寒冷的夜晚，這使得傳感器硬件比周圍環(huán)境更冷。在暴露的傳感器硬件的表面上會形成凝結(jié)水或霜。水和霜會阻礙傳感器操作，這些目標(在傳感器表面)將被檢測或引起反射，會降低傳感器的靈敏度，使得檢測數(shù)據(jù)不準確。自清洗操作的目的是防止積聚和消除堆積在傳感器表面的水分和霜。另外，MB7589有與MB7360一樣的性能，但在惡劣環(huán)境下，MB7589性能更優(yōu)越。

用于行人檢測的超聲波傳感器

道路交通安全作為智能交通系統(tǒng)中的重要一環(huán)，越來越受到國內(nèi)外研究機構(gòu)的重視。在混合交通環(huán)境下，行人檢測通過圖像處理、計算機視覺相關(guān)算法以及機器學(xué)習(xí)等技術(shù)對道路行人進行識別和追蹤，在智能車輛、自動導(dǎo)航、運動分析等領(lǐng)域行人檢測對安全輔助駕駛有著重要意義。但是在行人檢測中卻因為行人兼具剛性和柔性物體的特性，外觀易受穿著、尺度、遮擋、姿態(tài)和視角等影響，使得行人檢測成為計算機視覺領(lǐng)域中一個極具挑戰(zhàn)性的課題。在目前的行人檢測方法中，普遍采用單傳感器的方法已很難滿足當前快速、魯棒性要求高的行人檢測要求，為此工釆網(wǎng)提供了一款MaxBotix 行人檢測超聲波傳感器 - MB1010,該傳感器MB1010是一款超低功耗、寬波束角和高靈敏度的超聲波傳感器,它可以通過脈寬輸出、模擬電壓輸出以及串口輸出得到可靠穩(wěn)定的距離數(shù)據(jù)。并且測量周期短，可測距離長達6.45米。同時，它也是公司最受歡迎的室內(nèi)超聲波傳感器，因為它是一款非常出色的低成本通用型傳感器。被廣泛應(yīng)用于行人檢測、安全、運動檢測、可電池供電、自動導(dǎo)航、教育和愛好機器人學(xué)、避免碰撞等領(lǐng)域。

用于機器人避障的超聲波傳感器

移動機器人的避障是指移動機器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動態(tài)物體時，按照一定的方法進行有效地避障，最后達到目標點。同時機器人也是工業(yè)及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。移動機器人要獲得自主行為，其最重要的任務(wù)之一是獲取關(guān)于環(huán)境的知識。這是用不同的傳感器測量并從那些測量中提取有意義的信息而實現(xiàn)的。視覺、紅外、激光、超聲波等傳感器都在移動機器人中得到實際應(yīng)用。超聲波傳感器以其性價比高、硬件實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，在移動機器人感知系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是超聲波傳感器也存在一定的局限性，主要是因為波束角大、方向性差、測距的不穩(wěn)定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多個超聲波傳感器或采用其他傳感器來補償。深圳工釆網(wǎng)的機器人超聲波傳感器MB7360是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超聲波傳感器，它在設(shè)計上，不僅對干擾噪音做了處理，具備抗噪音干擾能力。而且對于大小不同的目標，和變化的供電電壓，做了靈敏度的補償。另外還具備標準的的內(nèi)部溫度補償，可選的外部溫度補償，使得測量出來的距離數(shù)據(jù)更加精準。直接輸出精確的距離讀數(shù)，節(jié)省了MCU的資源，更合適應(yīng)用于機器人領(lǐng)域。

應(yīng)用于AGV的超聲波傳感器

大面積識別障礙物是超聲波傳感器在移動應(yīng)用中的常見任務(wù)。物體和人員都可以被識別，從而采取停車或繞過障礙物等動作，保證設(shè)備及人員安全。同時，超聲波可以實時測量距離，持續(xù)監(jiān)控接近過程，因此在AGV或者RGV等輸送設(shè)備，以及飛機登機橋與飛機艙交接位置，得到廣泛應(yīng)用。結(jié)合自動化生產(chǎn)工釆網(wǎng)小編向大家推薦兩款經(jīng)濟實惠的傳感器他們分別是：超聲波避障傳感器MB1043。超聲波避障傳感器MB1043是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超聲波傳感器，它在設(shè)計上，不僅對干擾噪音做了處理，具備抗噪音干擾能力。而且對于大小不同的目標，和變化的供電電壓，做了靈敏度的補償。另外還具備標準的的內(nèi)部溫度補償，使得測量出來的距離數(shù)據(jù)更加精準。應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，它是一款很不錯的低成本解決方案！