Jump to content

    

Ультразвуковые датчики

Добрый день. 

Много на форуме задавал вопросов по ультразвуковым датчикам, построению устройств, точности и т.п. 

А сейчас задался более философским вопросом: а какие вообще есть способы измерения при помощи УЗ?

Дефектоскопы, всякие там эхо методы - это все понятно. Используются при контроле на производстве. Все это как правило связано с твердыми телами.

Интересуют газовые / воздушные среды. Отслеживание скорости потоков, загрязнения, температура, . . .может еще что, чего я даже и предположить не могу. 

Может кто знает литературу по классификации методов в газах? Или еще что полезное?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ультразвуковые анемометры - весьма распространённая штука, практически вытеснили механические. Литературы достаточно. Начните с неё.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день.

Доп.вопросик: какое официальное условно-графическое обозначение по госту передатчика и приемника ультразвука (УЗ микрофон, динамик и тд и тп. не знаю как правильно назвать). Порывшись в сети нахожу огромное разнообразие обозначений, от простых прямоугольников, до ... (даже не знаю как назвать такие фигурки). В принципе и в книгах тоже по-разному рисуют.

Edited by aBoomest

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/7/2018 at 2:19 PM, aBoomest said:

Доп.вопросик: какое официальное условно-графическое обозначение по госту передатчика и приемника ультразвука

Если преобразователь пьезоэлектрический - можно рассмотреть изображение в виде тех, что используется для кварцевых резонаторов.

Это будет наиболее правильно-читабельно. Если "хочу гост" - смотрите разделы (гидро) акустики - возможно есть специализированные обозначения для этих сфер применения. Но тогда это обозначение будет понятно только специалистам в этом секторе. 

Кроме пьезо есть другие преобразователи, в частности магнитострикционный.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 11/25/2018 at 12:16 AM, aBoomest said:

Может кто знает литературу по классификации методов в газах? Или еще что полезное?

догадываемся. Методов измерения

измерения чего  ?

Для зацепки посмотрите ультразвуковой метод измерения скорости потока (газа или жидкости) время-импульсным методом. Различные расходомеры.

Онже ToF, Time of flight, a principle of several scientific methods. В английской вики Ultrasonic flow meter 

От бытовых тепло-водосчетчиков до измерения протока в магистральных каналах оросительных систем итд.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну вот УЗИ томография.

Может, и для потоков жидкостей/газов где-то используется, если это кому-то надо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день.

Такой вопрос. Имею сигнал напряжения на УЗ передатчике (излучателе), а также сигнал напряжения на УЗ приемнике.

Хочу рассчитать потери при прохождении датчик-воздух-датчик.

Как превратить сигналы напряжений в мощность? Параметры схемы замещения УЗ датчиков имеются.

УЗ приемник подключен к инвертирующему уселителю, параметры входной цепи тоже все известны. 
Сигналы напряжений снимались непосредственно с выводов датчиков.

Как напряжения превратить в мощности? 

Нужны вообще не мгновенные мощности, а пиковые. Т.е. не сигнал того как мощность изменяется во времени, а просто число на входе и на выходе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, aBoomest said:

. . . Как напряжения превратить в мощности? . . .

Если это постоянный ток - просто. Напряжение превращается в мощность на активной нагрузке через ее нагрев (выделение энергии) и падение напряжения на источнике (чем меньше падение, тем большую мощность способен выдать источник).

Затухание в тракте будет состоять из

- КПД преобразования эл. энергии в механические колебания излучателя

- КПД передачи мех. колебаний излучателя в среду, согласования

- потери мощности излучения в среде за счет диаграммы направленности

- потери мощности излучения из-за свойств среды передачи (температура, химсостав)

- КПД передачи мех. колебаний из среды передачи в приемник, согласования

- потери мех. энергии в приемнике

- КПД преобразования мех. колебаний приемника в эл. сигнал напряжения.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как постоянный? Колебания же. На резонансной частоте 40 кГц.

Edited by aBoomest

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 часов назад, aBoomest сказал:

Как превратить сигналы напряжений в мощность? Параметры схемы замещения УЗ датчиков имеются.

УЗ приемник подключен к инвертирующему уселителю, параметры входной цепи тоже все известны. 
Сигналы напряжений снимались непосредственно с выводов датчиков.

Как напряжения превратить в мощности?

Напряжение U известно, сопротивление R нагрузки тоже. Мощность P=U*U/R

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый вечер.

Сигнал напряжения на ПРМ близок к синусу с меняющейся амплитудой. Сигнал напряжения на ПРД - прямоугольные импульсы. Конечно не "супер идеально прямоугольные" но явно не синус. Для оценки мощности не в ряд же раскладывать - как-то это перебор, нет?

Для ПРД: сопротивление как считать? В схеме замещения и емкость и индуктивность? Вычитал в мануале фразу, что в режиме резонанса сопротивление 400 Ом (МА40S4S / R). Я вот тут даже не знаю:
- резонанс чего? Токов или напряжений?
- и раз резонанс, то сопротивление чисто активное?
И потом надо ли учитывать при этом сопротивление каскада на выходе которого стоит ПРД? Оно наверно будет маленькое, и вроде как не учитывать нельзя? Так?

Для ПРМ: в принципе те же вопросы
- сопротивление в резонанcе такое же как у ПРД.
- далее схема имеет сопротивление примерно 1 МОм.

как со всем этим быть? 
Пиковое напряжение для ПРД можно посчитать наверно через амплитудное значение импульса? (допущение конечно) Будет это мгновенной мощностью?
А вот для ПРМ как? Мгновенную мощность посчитать при максимальной амплитуде напряжения на ПРМ?

С уважением, Анатолий.
PS: пардон за сумбурность, но пока что-то не допонимаю.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Проще взять цифровой осциллограф и на одном канале измерять напряжение, на другом ток и математикой перемножить.

Нагрузка на приемник это измерительный прибор, его сопротивление с некими допущениями  в общем-то известно.

На передатчике можно измерить ток и напряжение и перемножить.

И не очень понятно какую мощность вы хотите получить, причем здесь пиковая и мгновенная? И зачем вам знать потери? Вы собираетесь сварку делать или воду испарять? Если вы передаете через воздух, так я вам и так скажу - примерно 0,0001% плюс-минус 1-2 порядка :)

28 минут назад, aBoomest сказал:

PS: пардон за сумбурность, но пока что-то не допонимаю.

Рекомендую почитать школьные учебники по физике, учебник по ТОЭ, разобраться с базовыми понятиями и только тогда начинать погружение в тему УЗ.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, HardEgor said:

Проще взять цифровой осциллограф и на одном канале измерять напряжение, на другом ток и математикой перемножить.

Спасибо за ответ.
Ох, еслиб он был, то тогда несомненно. А вот разовый процесс его донесения до дома с оформлением вагона бумаг - это целое приключение.
 

15 hours ago, HardEgor said:

Нагрузка на приемник это измерительный прибор, его сопротивление с некими допущениями  в общем-то известно.

"Вобщем-то"? А можно узнсть где об этом написано? В мануале написано? Честно говоря не встречал в мануале.

15 hours ago, HardEgor said:

На передатчике можно измерить ток и напряжение и перемножить.

И будет мгновенная мощность? Или вы подразумеваете действующие значения умножать?

15 hours ago, HardEgor said:

И не очень понятно какую мощность вы хотите получить, причем здесь пиковая и мгновенная? И зачем вам знать потери? Вы собираетесь сварку делать или воду испарять?

Я хочу рассчитать потери от выводов ПРД до выводов ПРМ, т.е. по сути на преобразование электрического сигнала в звук и обратно. Ну и потери на распространение, да, через воздух. 

15 hours ago, HardEgor said:

Если вы передаете через воздух, так я вам и так скажу - примерно 0,0001% плюс-минус 1-2 порядка :)

Т.е. хотите скзать, что от ПРД до ПРМ потерь никаких практически нет??? (цифра 0,0001 % - это ничто, согласитесь, а если минус 1-2 порядка то вобще меньше чем ничто.) Просто как-то смотря на экран осциллографа и видя, что например на ПРД напряжение 8.5 В, а на ПРМ в 2 раза меньше, то такие цифры кажутся удивительными. Если оно так, то где про эти потери можно прочитать?


PS: Так я не допонял, про 400 Ом это достоверно или нет?

Edited by aBoomest

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 минут назад, aBoomest сказал:

"Вобщем-то"? А можно узнсть где об этом написано? В мануале написано? Честно говоря не встречал в мануале.

В мануале того чем измеряете, например у мультиметра,  а на осциллографе прямым текстом написано - "1МОм". Если у вас какая-то схема усиливает приемник, то у неё есть входное сопротивление, про которое вы писали что 1МОм.

 

19 минут назад, aBoomest сказал:

И будет мгновенная мощность? Или вы подразумеваете действующие значения умножать?

Если перемножить мгновенные, то будет мгновенная, а если действующие значения, то будет действующая и т.д.

 

19 минут назад, aBoomest сказал:

Т.е. хотите скзать, что от ПРД до ПРМ потерь никаких практически нет??? (цифра 0,0001 % - это ничто, согласитесь, а если минус 1-2 порядка то вобще меньше чем ничто.) Просто как-то смотря на экран осциллографа и видя, что например на ПРД напряжение 8.5 В, а на ПРМ в 2 раза меньше, то такие цифры кажутся удивительными. Если оно так, то где про эти потери можно прочитать?

Я вам написал КПД по мощности(или энергии). И оно зависит от частоты, расстояния и т.д.

"Ничто" понятие растяжимое, я вот выдаю импульс 120В на излучатель, на приемнике получаю 1мВ - это "ничто" или еще нет? %) А кто-то и микровольтами доволен будет...

Вы смотрите напряжение, а спрашиваете про мощность.

400 Ом  - реально.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, HardEgor said:

"Ничто" понятие растяжимое, я вот выдаю импульс 120В на излучатель, на приемнике получаю 1мВ - это "ничто" или еще нет? %) А кто-то и микровольтами доволен будет...

Прошу прощения, я получается не так понял. Я думал 0,0001 % это потери такие маленькие. А так да если 120 В на ПРД а в применике милливольты, то понятно.

Спасибо.

Остальное пока тоже понятно. Спасибо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now