ЖУРНАЛ «СТА» №4/2003

56 СТА 4/2003 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Следует учесть, что переход от на- правленного к диффузному отраже- нию является плавным. Значения шероховатости между указанными в таблице значениями дают в результа- те отражения, содержащие и диффуз- ное, и направленное отражение. До- ля диффузного отражения растёт по мере роста шероховатостей. Наличие у объекта грубых шероховатых по- верхностей приводит к сокращению зоны реагирования ультразвукового датчика. Значительные степени шероховато- сти допускают большие отклонения угла наклона поверхности от идеаль- ного положения, если дальность объ- екта такова, что датчик реагирует на диффузную составляющую отражён- ного сигнала. В результате, например, уровень заполнения ёмкости крупно- зернистыми материалами можно кон- тролировать при отклонении поверх- ности до 45° от идеального положе- ния. Конечно, датчик при этом дол- жен быть расположен существенно ближе к объекту. На практике ультразвуковыми дат- чиками хорошо обнаруживаются сле- дующие объекты: ● гладкие и твердые предметы, уста- новленные под прямым углом к зву- ковому конусу; ● твёрдые шероховатые объекты, вы- зывающие диффузное отражение, независимо от ориентации их по- верхности; ● поверхности жидких материалов, если они отклоняются не более чем на 3° от перпендикуляра к оси звуко- вого конуса. Плохо обнаруживаются: ● материалы, поглощающие ультра- звуковые волны — войлок, вата, шерсть, грубые текстильные изде- лия, пенопласт; ● материалы с температурой выше 100°С. Для обнаружения таких материалов необходимо применять барьерные датчики (метод поглощения ультра- звукового луча). Детекторные характеристики Основной причиной помех при применении ультразвуковых датчиков являются мешающие воздействия эхосигналов от объектов вблизи дат- чика или неблагоприятные параметры объекта. В связи с этим производите- ли приводят в каталоге детекторные характеристики для наиболее ответ- ственных датчиков. С помощью де- текторных характеристик (рис. 11) возможно оценить, какие объекты и в каких зонах могут инициировать си- гнал обнаружения. Для измерения детекторных харак- теристик используется набор эталон- ных объектов, помещаемых в звуко- вой конус под прямым углом к лучу. В набор входят следующие объекты: а)плоская пластина размером 700 × 700 мм (обычно этот контур пе- рекрывает всю зону обнаружения); б)плоская пластина 100 × 100 мм (эта- лон для измерения паспортных тех- нических параметров); в)пластиковая трубка диаметром 160 м, плакированная войлоком (стандартная «штанина»); г) деревянная деталь диаметром 25 мм (тестовый объект для определения дифференциала хода, под которым понимается расстояние между точка- ми срабатывания и отпускания дат- чика при возвратнопоступательном перемещении детали). Для обеспечения надлежащего функционирования датчика нужно, чтобы в пределах зоны обнаружения не было посторонних предметов. Объ- ект, который необходимо обнаружить, должен находиться в пределах гаран- тированной зоны обнаружения, при этом учитываются его форма, размеры и свойства поверхности. Таблица 10. Отражающие свойства шероховатых поверхностей Частота приемопередатчика, кГц Степень шероховатости поверхности объекта, дающая «полностью направленное» отражение Степень шероховатости поверхности объекта, дающая «полностью диффузное» отражение 65 < 1 > 25 85 (90) < 0,8 > 20 120 (130) < 0,5 > 13 175 < 0,4 > 10 375 < 0,2 > 5 Расстояние, м Угол, угловые градусы 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 *10 *20 1 2 Кривая 1: плоский объект размером 100 100 мм. Кривая 2: объект шарообразной формы диаметром 25 мм. Рис. 11. Детекторная характеристика датчика UC6000-30GM-IU-V1 XX Зона обнаружения, мм XX (не менее, м) 60...300 200...1000 300...3000 500...4000 800...6000 1,2 4,0 8,0 16,0 25,0 Рис. 10. Безопасное расстояние между датчиками, расположенными друг напротив друга Рис. 9. Взаимное влияние датчиков, расположенных рядом X X Зона обнаружения, мм X (не менее, м) 60...300 200...1000 800...6000 300...3000 500...4000 4000...6000 0,15 0,6 2,5 1,2 2,0 2,5