ЖУРНАЛ «СТА» №1/2003

76 СТА 1/2003 www.cta.ru Непосредственное обнаружение системой с одним преобразователем В этом случае излучатель и детектор располагаются в одном корпусе, что обеспечивает компактность конструк- ции датчика. Недостатком этого метода является относительно большое минимальное расстояние обнаружения: отражённые сигналы от объектов, расположенных очень близко к датчику, поступают раньше окончания спада импульса из- лучателя и по этой причине не могут быть обработаны. Основные особенности: ● размеры зоны обнаружения зависят от отражательной способности объек- та, то есть от характеристик рассеива- ния поверхности и угла направленно- сти излучения по отношению к ней (в определённых пределах это влияние может быть компенсировано под- стройкой чувствительности датчика); ● соответствующие датчики состоят из одного блока и не требуют сложной установки. Непосредственное обнаружение системой с двумя раздельными преобразователями Путем применения двух отдельных преобразователей минимальное рас- стояние обнаружения может быть су- щественно уменьшено по сравнению со случаем использования единого приёмопередатчика. Если приёмник акустически разделён с излучателем, то, в принципе, отражённый сигнал может быть принят сразу после излуче- ния, а в реальных условиях это проис- ходит с некоторой задержкой, опреде- ляемой переходными процессами в преобразователях. Оба преобразователя могут распола- гаться в одном корпусе или устанавли- ваться раздельно (рис. 13). Основные особенности: ● обеспечивается возможность непо- средственного обнаружения неболь- ших объектов и работы на малых рас- стояниях до объекта; ● соответствующие датчики нечувст- вительны к отражениям от объектов за пределами зоны обнаружения (ма- скирование фона). Ретрорефлективный метод Данный метод является наиболее ус- тойчивым к помехам. Контролируется пространство между датчиком и стаци- онарным рефлектором (рис. 14). При- ёмник улавливает ультразвуковой сиг- нал, отражённый от рефлектора. При пересечении луча объектом происходит срабатывание датчика. Почти все дат- чики фирмы Pepрerl+Fuchs, работаю- щие по такому методу, обладают функ- цией регулирования диапазона сраба- тывания и снабжены двумя выходами и двумя светодиодными индикаторами. Посредством этого метода также воз- можно определять объекты из звукопо- глощающих материалов. Метод прерывания луча Этот метод характеризуется большой дальностью обнаружения, так как в дан- ном случае для определения местополо- жения объекта ультразвуковая волна должна пройти расстояние между излу- чателем и приёмником только в одном направлении (рис. 15). Помехоустойчи- вость этого метода лучше, чем у метода непосредственного обнаружения, пото- му что обрабатывается излучённый, а не отражённый ультразвуковой импульс. Однако реализация метода прерыва- ния луча требует более высоких затрат. Датчики, работающие по прерыванию луча, иногда называют барьерными. Они более предпочтительны для ис- пользования внутри помещений по сравнению с датчиками, реализующими метод непосредственного обнаружения. Сравнение методов Подробней остановимся на сравне- нии ультразвуковых датчиков, работа- ющих на основе ретрорефлективного метода и метода прерывания луча. В обоих случаях датчики оперируют с импульсом запуска определённой дли- тельности, по которому излучатель ге- нерирует пачку импульсов и в детекто- ре формируется управляющее напря- жение. Ретрорефлективный датчик посто- янно контролирует расстояние между ультразвуковым излучателем и ре- флектором с фиксированным поло- жением. Электронная схема обработ- ки и управления (встроенный кон- троллер) измеряет время прохожде- ния сигнала. В случае когда соответ- ствующее измеренному времени рас- стояние оказывается отличным от фиксированного расстояния до ре- флектора, выходной электронный ключ переключается. Изза неизбеж- ных изменений в воздушной среде скорость звука может колебаться в определённых пределах, поэтому при измерении времени необходимо вво- дить соответствующую внешним ус- ловиям поправку ( t r ± d t ), которая за- тем учитывается при определении расстояний до рефлектора или объек- та (рис. 14). При определении частоты повторе- ния импульсов ( f ) рассматриваются три возможных случая: ● объект обнаружен; ● объект не обнаружен; ● эхосигнал не поступает в детектор. В первом случае частота следования импульсов равна f = 1/(2 × t 0 ), В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА a) излучатель и приёмник в одном корпусе б) раздельное исполнение излучателя и приемника Рис. 13. Принцип непосредственного обнаружения объекта датчиком с раздельными излучателем и a) б) Объект Передатчик t 0 t E –dt t E t E +dt t Приёмник Рис. 15. Принцип обнаружения объекта по методу прерывания луча Объект Приёмопередатчик t 0 t r –dt t r t r +dt t Рефлектор Рис. 14. Принцип обнаружения объекта по ретрорефлективному методу