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      超聲波傳感器精度測量的影響因素

      超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其他能量信號(通常是電信號)的傳感器。超聲波傳感器利用聲波介質對被檢測物進行非接觸式無磨損的檢測。其中超聲波是振動頻率高于20KHz的機械波。它具有頻率高、波長短、繞射現象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。因此超聲波傳感器對透明或有色物體,金屬或非金屬物體,固體、液體、粉狀物質均能檢測尤其是在陽光不透明的固體中。其檢測性能幾乎不受任何環境條件的影響,包括煙塵環境和雨天。首先對于超聲波傳感器而言,測量精度通常是指模擬輸出的測量值的精度?;诨夭▊鬏敃r間,超聲波傳感器的測量精度依靠數個物理參數。這些參數通常與空氣和內部偏差相關。

      超聲波傳感器

      由于空氣溫度對超聲波傳感器的測量精度有很大的影響。當超聲波脈沖的回波的傳播時間被測量后,傳感器用聲速計算到目標物的距離。然而,由于空氣溫度的改變,聲速每Kelvin改變0.17%. 幾乎所有的倍加福超聲波傳感器都有一個溫度探測器來彌補這種影響。因此這個探測器測量環境溫度,傳感器修正測量值的相關溫度偏移。例如: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。
      其次超聲波傳感器具有溫度補償的特性。那是因為超聲波傳感器使用回波傳輸時間的方法原理,即測量超聲波脈沖發出和測得回波的時間間隔。超聲波傳感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。該特性能使模擬量輸出型的超聲波傳感器在一個寬溫度范圍內獲得高達0.6mm的重復精度。其中聲速是依靠溫度來改變的,每升高一攝氏度改變約17%。因此,大多數的超聲波傳感器配有溫度探測器用于測量距離的修正。這個補償可以在超聲波傳感器從-25? C 到+70? C工作范圍內執行,并得到±1.5%的測量精度。
      除空氣溫度、溫度、溫度補償以外氣壓、氣流、 氣體類型、外部噪音等因素也會影響超聲波傳感器的精度,相對于氣壓而言聲速在海平面和3000米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。但是氣流對超聲波測量沒有影響。那是因為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。當然暴風雨天氣或者颶風可能導致不穩定的測量(信號衰減)。目前在關于聲速的變化,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。另一方面外部噪音也是影響超聲波精度的一個因素,由于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傳感器有同樣的頻率,內部噪音的振幅一定不會超過目標回聲的振幅。

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