ЖУРНАЛ «СТА» №1/2003

управления распределением времен- ных интервалов и функционированием выходного каскада датчика (рис. 10). Так как электронная часть датчика должна решать сложные задачи управ- ления, предпочтительнее применять микропроцессорную схему. Дополни- тельным преимуществом в данном слу- чае является то, что алгоритм обработ- ки может быть не жёстко установлен- ным, а гибким и реализованным в виде программы. Одна и та же микропро- цессорная схема может применяться для управления разнообразными вы- ходными каскадами или выполнять об- работку сигналов по разным алгорит- мам. Функциями, которые выполняются встроенным контроллером, обычно яв- ляются генерирование тактовой часто- ты, управление длительностью излуча- емого импульса, определение времени распространения отражённого сигна- ла, распознавание сигналов помехово- го происхождения, управление выход- ным каскадом и самодиагностика. Кроме того, контроллер может уста- навливать связь с центральным ком- пьютером через соответствующий ин- терфейс. К ОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ Многие ультразвуковые датчики фирмы Pepperl+Fuchs имеют традици- онную для данного типа изделий конструкцию. Исключение составляют датчики в прямоугольном корпусе типа VariKont. Датчик в прямоугольном корпусе со- стоит из трёх частей: узла измеритель- ного преобразователя с аналоговыми каскадами излучателя и приём- ника, узла с контроллером и вы- ходным каскадом, основания с терминальным отсеком для под- ключения электрических вход- ных и выходных сигналов. Часть корпуса, в которой размещён ультразвуковой преобразова- тель, может быть установлена под разными углами относительно ос- нования корпуса, что позволяет при жё- стко зафиксированном основании кон- тролировать различные направления в пространстве. Ультразвуковой преобра- зователь встроен в корпус датчика и гер- метизизирован пенополиуретаном. Разъёмное соединение между основной частью корпуса, которая вмещает всю электронику, и основанием позволяет осуществлять ремонт или замену узлов датчика без его демонтажа. Основные элементы конструкции ультразвукового датчика в прямоуголь- ном корпусе показаны на рис. 11. О СНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ Преобразователь посылает пачку ультразвуковых импульсов и формиру- ет напряжение, соответствующее при- нятому отражённому сигналу. Встроен- ный контроллер вычисляет расстояние по времени распространения эхосиг- нала и скорости звука. Длительность излучаемого импульса и время затуха- ния колебаний (переходных процес- сов) ультразвукового преобразователя определяют размер «слепой» зоны, в которой датчик не может обнаружить объект. Частота ультразвуковых колебаний лежит в диапазоне от 65 до 400 кГц в за- висимости от типа датчика; частота по- вторения пачек импульсов находится между 14 и 140 Гц. Важнейшей характеристикой ультра- звукового датчика является размер зо- ны обнаружения (рис. 12). Зона огра- ничена минимальным и максималь- ным расстояниями обнаружения, зна- чения которых зависят от параметров преобразователя. Максимальное рас- стояние обнаружения указывается в коде маркировки датчика. В зависимости от используемых ме- тодов различают несколько типов ультразвуковых датчиков, основными из которых являются датчики, осуще- ствляющие измерение времени, за- трачиваемого звуком на распростра- нение до измеряемого объекта и об- ратно (непосредственное обнаруже- ние), и датчики, выполняющие про- верку приёма переданного сигнала (ретрорефлективный, или рефлектор- ный метод). 75 СТА 1/2003 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Ультразвуковые датчики UBE6000-U2-SA2 в корпусе типа VariKont Блок приемного усилителя Импульс запуска Эхо%сигнал Блок излучателя Интерфейс Блок обработки и управления Рис. 10. Блок-схема ультразвукового датчика 1 2 3 4 5 6 7 Условные обозначения: 1 — отсек корпуса для размещения встроенного контроллера и выходного каскада; 2 — основание корпуса с терминальным отсеком; 3 — поворачиваемая часть корпуса с излучателем и приёмником; 4 — узел преобразователя; 5 — разделительный слой; 6 — органическая пена; 7 — пьезокерамический элемент. Рис. 11. Конструкция ультразвукового датчика в прямоугольном корпусе (UJ2000+U1+H12+P1, Pepperl+Fuchs) Рис. 12. Зона обнаружения ультразвукового датчика