超音波検出は、隠しトラック、金属、複合材料、プラスチック、セラミックの不連続性を検出するため、および水位検出のために、産業用アプリケーションで最も一般的に使用されます。この目的のために、超音波センサーが検出に光の代わりに音を使用するので、固体材料を通る音波の伝播を示す物理法則が使用されてきました。

超音波探傷の原理は何ですか？

音波の定義

音は、固体、液体、気体などの媒体を伝わる力学的波です。音波は、伝搬媒体に応じて特定の速度で媒体を通過できます。高周波の音波は境界から反射し、独特のエコーパターンを生み出します。

音波の物理法則

音波は特定の周波数または1秒あたりの振動数を持っています。人間は約20Hzから20KHzの周波数範囲の音を検出できます。ただし、通常使用される周波数範囲は超音波探傷 100 KHz〜50MHzです。特定の時間と温度での超音波の速度は、媒体内で一定です。

W = C / F（または）W = CT

ここで、W =波長

C =媒体内の音速

F =波の周波数

T =期間

超音波検査の最も一般的な方法は、縦波またはせん断波のいずれかを利用します。縦波は、粒子の動きが伝搬波と同じ方向にある圧縮波です。せん断波は、粒子の運動が伝播方向に垂直な波動です。超音波検出は、高周波音波をテストオブジェクトに導入し、オブジェクトを変更したり損傷したりすることなく、オブジェクトに関する情報を取得します。超音波探傷では2つの値が測定されます。

音が媒体を通過するのにかかる時間と受信信号の振幅。速度と時間に基づいて厚さを計算できます。

材料の厚さ=材料の音速X戦闘時間

“プルアップ抵抗はどのように機能しますか ”

波動伝搬と粒子検出用のトランスデューサー

音波の送信とエコーの受信には、通常トランシーバーまたはトランスデューサーと呼ばれる超音波センサーが使用されます。それらは、電気エネルギーを音の形で機械エネルギーに、またはその逆に変換するレーダーと同様の原理で動作します。

一般的に使用されるトランスデューサーは、接触トランスデューサー、アングルビームトランスデューサー、遅延線トランスデューサー、液浸トランスデューサー、およびデュアルエレメントトランスデューサーです。接触トランスデューサは通常、部品の外面のボイドやクラックの位置を特定し、厚さを測定するために使用されます。アングルビームトランスデューサは、反射とモード変換の原理を使用して、試験材料に屈折したせん断波または縦波を生成します。

遅延線トランスデューサーは、交換可能な遅延線と組み合わせて使用される単一要素の縦波トランスデューサーです。遅延線トランスデューサを選択する理由の1つは、表面近くの解像度を改善できることです。遅延により、リフレクターからの戻り信号を受信する前に、エレメントの振動を停止できます。

接触型トランスデューサーに対する液浸型トランスデューサーの主な利点は、均一な結合により感度の変動が減少し、スキャン時間が短縮され、小さな反射器に対する感度が向上することです。

超音波センサーの操作：

高電圧の電気パルスが超音波トランスデューサーに印加されると、特定の周波数スペクトルにわたって振動し、音波のバーストを生成します。超音波センサーの前に障害物が来ると、音波はエコーの形で反射して戻り、電気パルスを生成します。音波を送信してからエコーを受信するまでにかかる時間を計算します。エコーパターンを音波のパターンと比較して、検出された信号の状態を判断します。

3超音波検出を含むアプリケーション：

金属の障害物または不連続部の距離は、波が通過する媒体内の音波の速度とエコー受信にかかる時間に関連しています。したがって、超音波検出は、粒子間の距離を見つけるため、金属の不連続性を検出するため、および液面を示すために使用することができます。

超音波距離測定

超音波センサーは、距離測定アプリケーションに使用されます。これらのガジェットは定期的に超音波の短いバーストをターゲットに送信し、それが音をセンサーに反射します。次に、システムはエコーがセンサーに戻るまでの時間を測定し、媒体内の音速を使用してターゲットまでの距離を計算します。

さまざまな種類のトランスデューサーが、工業的にアクセス可能な超音波洗浄装置内で利用されています。超音波トランスデューサーは、溶媒で満たされたステンレス鋼の鍋に取り付けられ、方形波がそれに適用され、液体に振動エネルギーを与えます。

超音波距離センサー

超音波距離センサーは、ソナーを使用して距離を測定し、超音波（人間の聴覚をはるかに超える）ビートがユニットから送信され、ターゲットまでの距離は、エコーの戻りに必要な時間を測定することによって決定されます。超音波センサーからの出力は、ターゲットまでの距離と比較される可変幅のビートです。

超音波距離センサーの8つの機能：

供給電圧：5V（DC）。
供給電流：15mA。
変調周波数：40Hz。
出力：0〜5V（範囲内で障害物が検出されると出力が高くなります）。
ビーム角：最大15度。
距離：2cm –400cm。
精度：0.3cm。
通信：正のTTLパルス。

超音波距離センサーの操作：

超音波センサーモジュールは、1つの送信機と1つの受信機で構成されています。送信機は40KHzの超音波を配信できますが、最大の受信機は40KHzの音波のみを受け入れるように設計されています。したがって、送信機の隣に保持されている受信機の超音波センサーは、モジュールが前方の障害物に直面すると、反射された40KHzを受信できる必要があります。したがって、超音波モジュールの前に障害物がある場合は常に、信号の送信から受信までにかかる時間を計算します。これは、時間と距離が343.2m /秒で空気媒体を通過する音波に関連しているためです。実行中に信号MCプログラムを受信すると、データ、つまりマイクロコントローラーと接続されたLCDで測定された距離がcmsで表示されます。

超音波距離センサー回路

特徴的に、ロボット工学アプリケーションは非常に人気がありますが、この製品はセキュリティシステムで、または必要に応じて赤外線の代替品としても役立つことがわかります。

水位検出用超音波トランスデューサー

超音波探傷

非接触液面制御装置のブロック図

非接触液面コントローラー

“三相ACモーターコントローラー ”

上の回路図は非接触液面コントローラーこの図では、超音波センサーモジュールがマイクロコントローラーに接続されています。 cmで測定されたレベル距離が設定値を下回ると、ポンプは、マイクロコントローラーに供給される超音波トランスデューサーに出てくる信号と受信レベルを感知することによって開始します。マイクロコントローラが超音波トランスデューサから信号を受信すると、ポンプをオンまたはオフに動作させるMOSFETを介してリレーをアクティブにします。

超音波障害物検出

超音波センサーは、ターゲットの存在を検出し、多くのロボット化された処理プラントおよびプロセスプラントでターゲットまでの距離を測定するために使用されます。オンまたはオフのデジタル出力を備えたセンサーは、物体の存在を検出するために利用可能であり、センサーからターゲットへの分離距離に対して変化するアナログ出力を備えたセンサーは市販されている。

超音波