Ultrasone technologie

Aanwijzingen voor montage en bedrijf

De ultrasone sensoren kunnen in elke gewenste positie worden gemonteerd en gebruikt. Montageplaatsen waar veel vuil op het sensoroppervlak terechtkomt, moeten worden vermeden. Waterdruppels en dikke korsten op het transductoroppervlak kunnen de werking ongunstig beïnvloeden. Kleine stofafzettingen en neerslagen van kleur hebben geen effect op de werking.
Als de af te tasten objecten een effen en glad oppervlak hebben, moeten de sensoren onder een hoek van 90° ± 3° t.o.v. het oppervlak gemonteerd worden.
Ruwe oppervlakken daarentegen laten veel grotere hoekafwijkingen toe. Een oppervlak wordt als ruw beschouwd voor ultrasoon geluid als de ruwdiepte ervan in de orde van grootte van de golflengte van de ultrasone frequentie of hoger ligt.
Het geluid wordt dan diffuus teruggekaatst, wat tot een kleinere bedrijfsdetectiewijdte kan leiden. Bij ruwe oppervlakken dienen de maximaal toelaatbare hoekafwijking en de grootst mogelijke detectiewijdte proefondervindelijk bepaald te worden.
Geluidsabsorberende materialen zoals watten of zachte schuimstoffen kunnen de bedrijfsdetectiewijdte verkleinen. Vloeistoffen en vaste materialen reflecteren het geluid daarentegen erg goed.

Montageafstanden en synchronisatie

Worden er twee of meerdere sensoren op een te korte afstand van elkaar gemonteerd, dan kunnen ze elkaar beïnvloeden. Om dit te vermijden, moeten ofwel de montageafstanden groot genoeg gekozen, ofwel de sensoren onderling gesynchroniseerd worden. De onderstaande tabel geeft de minimale montageafstanden tussen niet-gesynchroniseerde sensoren aan.

Minimale montageafstanden tussen niet-gesynchroniseerde sensoren aan

Operating range
	0.07 m	≥ 0.25 m	≥ 1.10 m
	0.15 m	≥ 0.25 m	≥ 1.30 m
	0.24 m	≥ 0.25 m	≥ 1.40 m
	0.25 m	≥ 0.35 m	≥ 2.50 m
	0.35 m	≥ 0.40 m	≥ 2.50 m
	0.7 m	≥ 0.70 m	≥ 4.00 m
	1.0 m	≥ 0.70 m	≥ 4.00 m
	1.3 m	≥ 1.10 m	≥ 8.00 m
	3.4 m	≥ 2.00 m	≥ 18.00 m
	6.0 m	≥ 4.00 m	≥ 30.00 m

Bij schuin opgestelde objecten kan het geluid ook naar de naburige sensor worden “gespiegeld”. In dat geval dienen de minimumafstanden proefondervindelijk bepaald te worden.
Sommige sensoren kunnen onderling gesynchroniseerd worden en laten zo veel kleinere montageafstanden toe dan in de tabel vermeld; zie in dat verband de beschrijvingen van de sensorfamilies.

Worden sensoren in afstanden tot elkaar gemonteerd, die kleiner zijn dan de in de tabel aangegeven waarden, dan dienen de ultrasone sensoren onderling gesynchroniseerd te worden. Daardoor verrichten de sensoren hun metingen altijd op hetzelfde moment.

Synchronisatie via pin 5

Geluidsdeflectie

De geluidsstraal kan via een geluidshard, glad reflecterend oppervlak zonder noemenswaardige verliezen van richting worden veranderd. Hiertoe zijn deflectievlakken van 90° verkrijgbaar als toebehoren . Deze kunnen handig zijn als de sensoren in nauwe ruimtes gemonteerd moeten worden.

90°- schakelombuigvlak

Nauwkeurigheid

De (absolute) nauwkeurigheid is de afwijking tussen de werkelijke afstand sensorobject en de door de sensor gemeten afstand. De mogelijke nauwkeurigheid is afhankelijk van de reflectie-eigenschappen van het object en de fysische invloed op de geluidssnelheid in de lucht. Objecten met slechte reflecterende eigenschappen of met een oppervlakteruwheid die groter is dan de golflengte van de ultrasone frequentie hebben een ongunstig effect op de bereikbare nauwkeurigheid.
Een grootte hiervoor opgeven is nauwelijks mogelijk, als vuistregel kan men uitgaan van een onscherpte van enkele golflengten van de gebruikte ultrasone frequentie.

Luchttemperatuur

De grootste invloed op de geluidssnelheid en zodoende op de nauwkeurigheid wordt uitgeoefend door de luchttemperatuur met 0,17 %/K. Daarom hebben de meeste ultrasone sensoren van microsonic een interne temperatuurcompensatie.
De invloed van de temperatuur kan nog beter worden achterhaald via een vergelijkende meting van een bekende afstand.
De pico-lijnsensor is b.v. geschikt voor zo’n vergelijkende meting. Met temperatuurgecompenseerde sensoren kan een nauwkeurigheid van ≤ ±1 % worden bereikt.

Luchtdruk

In grote ruimten is de geluidssnelheid niet afhankelijk van de luchtdruk. microsonic biedt speciale sensoren aan, die geschikt zijn voor afstandsmetingen bij een overdruk tot 6 bar.

Relatieve luchtvochtigheid

De invloed van de luchtvochtigheid op de nauwkeurigheid kan worden verwaarloosd t.o.v. de invloed van de luchttemperatuur.

Herhaalnauwkeurigheid R

De herhaalnauwkeurigheid of reproduceerbaarheid beschrijft de afwijking van de gemeten afstandswaarden ten opzichte van elkaar, die onder gelijkblijvende omstandigheden gedurende een vastgelegde periode zijn opgenomen.
De herhaalnauwkeurigheid van de microsonic-sensoren is beter dan ± 0,15 %.