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邦納超聲波傳感器在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

時(shí)間:2009-02-13 11:52:18來(lái)源:ronggang

導(dǎo)語(yǔ):?超聲波傳感器在筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用正快速發(fā)展,這項(xiàng)曾經(jīng)十分昂貴而且精準(zhǔn)度不高的技術(shù)如今已經(jīng)變得簡(jiǎn)單易用,精度高且費(fèi)用低廉。超聲波傳感器已經(jīng)成了一個(gè)常規(guī)設(shè)備在筑養(yǎng)路行業(yè)中提高各位機(jī)械的工程質(zhì)量和進(jìn)度
前言:   伴隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展.筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)走過(guò)了從小到大、從弱到強(qiáng)、從引進(jìn)吸收消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)到自主創(chuàng)新趕超國(guó)際先進(jìn)水平的歷程。   改革開(kāi)放三十年來(lái),我國(guó)公路建設(shè)取得突飛猛進(jìn)的快速發(fā)展。到2007年底,我國(guó)已建成公路357萬(wàn)公里,其中高速公路通車?yán)锍?.3萬(wàn)公里,居世界第二。隨著公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展,我國(guó)筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)也取得舉世矚目的成就。我國(guó)已具備了生產(chǎn)各類筑養(yǎng)路機(jī)械的能力,在科學(xué)發(fā)展觀的引領(lǐng)下,一大批具有世界先進(jìn)水平的高產(chǎn)品不僅滿足國(guó)內(nèi)需求,同時(shí)逐漸融人國(guó)際經(jīng)濟(jì)圈,從進(jìn)口大國(guó)向出口大國(guó)轉(zhuǎn)軌。 目前的筑養(yǎng)路機(jī)械市場(chǎng)分析及前景:   來(lái)自官方的數(shù)據(jù)顯示:2007年全國(guó)完成公路建設(shè)投資6489.91億元,比2006年增加258.86億元。公路重點(diǎn)項(xiàng)目完成投資3254.57億元.比2006年增加138.79億元。   從上述數(shù)字分析,不難看出我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模仍在高速運(yùn)行。今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的任務(wù)還十分繁重。根據(jù)規(guī)劃,僅高速公路一項(xiàng)需再建1.1萬(wàn)公里。農(nóng)村公路,完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu),及其他新建改建等級(jí)公路將繼續(xù)增加。2008年上半年由于災(zāi)害不斷發(fā)生筑養(yǎng)路機(jī)械銷售額有所放緩,2008年公路建設(shè)投資規(guī)模預(yù)計(jì)在6500億元以上。根據(jù)”十一五”規(guī)劃,交通建設(shè)仍是我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的重頭戲,很多重要工程涉及公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)等交通基礎(chǔ)設(shè)施,可見(jiàn)筑養(yǎng)路機(jī)械又面臨新的發(fā)展和機(jī)遇。 現(xiàn)代筑養(yǎng)路機(jī)械的主要缺陷:急缺路況診斷檢測(cè)設(shè)備   在未來(lái)幾年內(nèi),我國(guó)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)以瀝青路面為主,因此瀝青路面機(jī)械設(shè)備巨大的市場(chǎng)空間。相應(yīng)而生的瀝青混合料攪拌設(shè)備、瀝青混凝土攤鋪設(shè)備、瀝青路面銑刨機(jī)、壓路機(jī)舊瀝青冷、熱再生設(shè)備及瀝青路面綜合養(yǎng)護(hù)設(shè)備市場(chǎng)需求量會(huì)有所增加。因此目前中國(guó)筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)中急需路況診斷檢測(cè)設(shè)備。   通過(guò)這些精密的路況診斷檢測(cè)設(shè)備可以幫助相關(guān)企業(yè)建立以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng),建立包括各種公路信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù),便于對(duì)路面現(xiàn)狀和使用性能做出正確的評(píng)價(jià),并預(yù)測(cè)今后公路的退化程度,從而制定正確的新建和養(yǎng)護(hù)策略和計(jì)劃。配備高性能的自動(dòng)化性能的公路狀況診斷檢測(cè)設(shè)備,并借助這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集工作,這將是我國(guó)道路建養(yǎng)護(hù)管理的發(fā)展趨勢(shì)之一。   作為路況檢測(cè)設(shè)備的重要組成部分:傳感器,對(duì)于精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)檢測(cè)而言,起到了十分關(guān)鍵的作用。非接觸式的傳感器一般常用的有:激光式、超聲波式、紅外線式三種,以前由于成本的原因(因?yàn)槌暡ǖ膬r(jià)格十分昂貴)及技術(shù)原因,所以大多數(shù)都采用激光式測(cè)量,而如今科技的進(jìn)步,超聲波產(chǎn)品成本的降低,使得超聲波傳感器在這一行業(yè)得了大力的發(fā)展。 超聲波傳感器在現(xiàn)代筑養(yǎng)路機(jī)械上的巨大潛力:   在眾多傳感器產(chǎn)品中,超聲波傳感器的應(yīng)用顯得格外的引人注目。超聲波傳感器是利用傳感器頭部的壓振陶瓷的振動(dòng),產(chǎn)生高頻人耳聽(tīng)不見(jiàn)的聲波來(lái)進(jìn)行感應(yīng)的,如果這聲波碰到了某個(gè)物體,傳感器就能接收到返回波。超聲波傳感器通過(guò)聲波的波長(zhǎng)和發(fā)射聲波以及接收到返回聲波的時(shí)間差就能確定物體的距離,比較具有代表性的,一個(gè)超聲波傳感器可以通過(guò)按鈕的設(shè)定來(lái)?yè)碛薪嚯x和遠(yuǎn)距離兩種設(shè)定,無(wú)論物體在那一種界限里,傳感器都可以檢測(cè)到。能運(yùn)用超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)的最理想的物體應(yīng)該是大型、平坦、高密度的物體,垂直放置面對(duì)著傳感器感應(yīng)面,因此具有如此特性的傳感器在現(xiàn)代筑養(yǎng)路機(jī)械上將其特性發(fā)揮的淋漓盡致。 超聲波傳感器系統(tǒng)成為筑養(yǎng)路機(jī)械的探路燈:   以上這些特性使得超聲波傳感器與其他技術(shù)的傳感器相比,使用更加靈活,更具選擇性。實(shí)際使用中,瀝青攤鋪機(jī)、工程起重機(jī)、叉車、液壓挖掘機(jī)、壓路機(jī)、輪式裝載機(jī)、平地機(jī)等工程機(jī)械上廣泛采用了超聲波傳感器,超聲波傳感器使用的是獨(dú)立的發(fā)射器和接收器的型號(hào),當(dāng)檢測(cè)緩慢移動(dòng)的物體,或者需要快速響應(yīng)或者在潮濕環(huán)境中應(yīng)用時(shí),這種對(duì)射示或者叫分離式的超聲波傳感器就非常適用。   譬如在攤鋪機(jī)的應(yīng)用上,在攤鋪公路的時(shí)候,整個(gè)公路面是一個(gè)大范圍的被檢測(cè)的物體,一個(gè)較大的物體可以將大部分聲波反射給傳感器,所以超聲波傳感器可以在它的最大限度內(nèi)對(duì)此物體進(jìn)行感應(yīng),當(dāng)傳感器探測(cè)到一定級(jí)別的聲波時(shí)輸出信號(hào)。瀝青攤鋪機(jī)在工作環(huán)境中,利用超聲波傳感器檢測(cè)到公路的平整程度是否達(dá)標(biāo),實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī),上位機(jī)通過(guò)分析,將實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)比,其結(jié)果反饋給料位控制器,料位控制器控制瀝青的排放,利用超聲波傳感器精確的測(cè)量出垂直加速的變化,確保在瀝青攤鋪過(guò)程中的工程質(zhì)量和進(jìn)度。   期間,在攤鋪的過(guò)程中,有兩點(diǎn)超聲波傳感器的優(yōu)越性特別可以體現(xiàn)出來(lái):   1. 抗干擾性—在檢測(cè)中,相對(duì)于其他的傳感器,邦納超聲波傳感器具有先進(jìn)的過(guò)濾電路可以讓超聲波傳感器屏蔽現(xiàn)場(chǎng)干擾,在組合成組時(shí)檢測(cè)垂直加速的變化抗干擾性強(qiáng)于激光式和紅外線式傳感器。   2. 溫度補(bǔ)償性—由于材料的溫度梯度變化,因此在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中對(duì)測(cè)量設(shè)備的溫度補(bǔ)償性能提出更高的要求,可以利用邦納超聲波傳感器組合對(duì)因溫度變化引起的測(cè)量誤差進(jìn)行補(bǔ)償,傳感器在正常或者變化的操作狀態(tài)時(shí),當(dāng)有明顯的溫度變化時(shí),由溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行校對(duì),甚至可用于溫度大梯度變化。   又譬如超聲波傳感器檢測(cè)物體頂部到起重機(jī)抓舉掛勾的距離,當(dāng)距離超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)發(fā)出信號(hào)報(bào)警,并且可以通過(guò)后臺(tái)控制器用傳感器本身的示教線來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程示教的功能。 [align=center]  瀝青攤鋪機(jī)    滑靴(超聲波級(jí)傳感器組合) 應(yīng)用在攤鋪機(jī)上的超聲波級(jí)傳感器組合    單超聲波傳感器與多超聲波傳感器組合對(duì)比 超聲波傳感器在起重機(jī)中檢測(cè)物體 超聲波傳感器在控制料位時(shí)的應(yīng)用[/align]   在檢測(cè)透明物體、液體,檢測(cè)光滑、粗糙和有光澤的,半透明材料的物體表面,和檢測(cè)不規(guī)則物體時(shí),超聲波傳感器都是首選。 總結(jié):   超聲波傳感器在筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用正快速發(fā)展,這項(xiàng)曾經(jīng)十分昂貴而且精準(zhǔn)度不高的技術(shù)如今已經(jīng)變得簡(jiǎn)單易用,精度高且費(fèi)用低廉。超聲波傳感器已經(jīng)成了一個(gè)常規(guī)設(shè)備在筑養(yǎng)路行業(yè)中提高各位機(jī)械的工程質(zhì)量和進(jìn)度。這種傳感器同樣可以提高生產(chǎn)力,它可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出位置的變化情況及液位的高度,加快工作效率和準(zhǔn)確性。   機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,機(jī)遇越多,挑戰(zhàn)就越激烈。近十年來(lái),我國(guó)筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)格局發(fā)生深刻變化。一些原來(lái)從事工程機(jī)械生產(chǎn)的企業(yè).紛紛加入筑養(yǎng)路機(jī)械生產(chǎn)的行列,給筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)輸入新的血液和活力,而超聲波傳感器在筑養(yǎng)路機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用,是一項(xiàng)科技的挑戰(zhàn),該技術(shù)已經(jīng)在綜合工程領(lǐng)域內(nèi)達(dá)成共識(shí),那就是超聲波傳感器在整個(gè)工程機(jī)械行業(yè),俱有極大的發(fā)展?jié)摿Α? 附件:   邦納公司超聲波傳感器系列的產(chǎn)品介紹   邦納公司推出的Q45U、QT50、T30U、T30UX等系列超聲波傳感器。這些超聲波傳感器系列是具有T型緊湊型結(jié)構(gòu),抗電磁及射頻干擾,更小的盲區(qū)和更遠(yuǎn)檢測(cè)距離,并且其大范圍的操作溫度及內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路,使其可應(yīng)用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,其產(chǎn)品主要特點(diǎn)如下:   u 有IP67 和 IP69K防護(hù)等級(jí)的超聲波傳感器可以應(yīng)用于潮濕的環(huán)境中,如水泥攪拌機(jī),瀝青攪拌機(jī)等   u 內(nèi)建溫度補(bǔ)償電路,在正?;蛘咦兓牟僮鳡顟B(tài)時(shí),當(dāng)有明顯的溫度變化時(shí),由溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行校對(duì)。   u Teflon型號(hào)的超聲波傳感器的表面有一種特殊涂層可以用來(lái)抵御有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。如水泥攪拌機(jī),瀝青攪拌機(jī)等   u 先進(jìn)的過(guò)濾電路可以讓超聲波傳感器屏蔽現(xiàn)場(chǎng)干擾。   u 新型傳感器感應(yīng)頭有著更強(qiáng)的自我保護(hù)能力,可以抵御物質(zhì)損害,適應(yīng)比較臟亂的環(huán)境   u 開(kāi)關(guān)按鈕完全內(nèi)嵌于傳感器裝置中,這使得調(diào)整安裝傳感器距離的遠(yuǎn)近非常容易,把目標(biāo)物放在傳感器前再按下按鈕是一件很簡(jiǎn)單的事情。這種傳感器可以自動(dòng)掌握窗口的大下和距離的遠(yuǎn)近。方便安裝意味著同樣的傳感器可以適應(yīng)很多不同的應(yīng)用。   u DIP開(kāi)關(guān)的編程方式意味著可以為某些特殊的應(yīng)用而定制一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器,這些個(gè)性化的特性包括響應(yīng)時(shí)間,輸出類型,開(kāi)關(guān)量和模擬量選擇以及用于物位/液位控制的特別設(shè)定。   u 超聲波傳感器一般在單個(gè)傳感器中都包含多種輸出類型,具有兩路開(kāi)關(guān)量輸出型號(hào)可以用一個(gè)傳感器同時(shí)感應(yīng)兩個(gè)不同距離的物體,而同時(shí)擁有一路開(kāi)關(guān)量輸出和一路模擬量輸出的型號(hào)的傳感器即可用于測(cè)量有提供警報(bào)輸出。 [align=center] 邦納第二代超聲波傳感器T30UX 邦納U-GAGE QT50U 系列超聲波傳感器[/align] 超聲波傳感器選型要點(diǎn):   范圍和尺寸 被檢測(cè)的物體的尺寸大小會(huì)影響超聲波傳感器的最大有效范圍,傳感器必須探測(cè)到一定級(jí)別的聲波才能被激勵(lì)輸出信號(hào),一個(gè)較大的物體可以將大部分聲波反射給傳感器,所以傳感器可以在它的最大限度內(nèi)對(duì)此物體進(jìn)行感應(yīng),而一個(gè)小物體只能反射很少的聲波,這樣就明顯地減小了感應(yīng)的范圍。   被測(cè)物 能運(yùn)用超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)的最理想的物體應(yīng)該是大型、平坦、高密度的物體,垂直放置面對(duì)著傳感器感應(yīng)面。最難檢測(cè)的是那些面積非常小,或者是可以吸收聲波的材料制作的,比如泡沫塑料,或者是角面對(duì)著傳感器的。一些比較困難被檢測(cè)的物體可以先對(duì)物體的背景表面進(jìn)行示教,再對(duì)放在傳感器和背景之間的物體作出反應(yīng)。   用于液體測(cè)量時(shí)需要要液體的表面垂直面對(duì)超聲波傳感器,如果液體的表面非常不平整,那么傳感器的響應(yīng)時(shí)間要調(diào)的更長(zhǎng)一些,它會(huì)將這些變化做個(gè)平均,可以比較固定的讀取。   在Retrosonic模式下使用超聲波傳感器使得探測(cè)不規(guī)則物體也成為可能,在retrosonic模式下,超聲波傳感器可以先探測(cè)一個(gè)平整的背景,如一面墻,當(dāng)任何物體通過(guò)傳感器和墻之間的時(shí)候,就會(huì)阻礙聲波,傳感器感應(yīng)到了中斷,便會(huì)意識(shí)到出現(xiàn)了物體。   振動(dòng) 無(wú)論是傳感器本身還是周圍機(jī)械的振動(dòng),都會(huì)影響距離測(cè)量的精確度,這時(shí)可以考慮采取一些減震措施,例如:用橡膠的抗震設(shè)備給傳感器做一個(gè)底座,可以減少振動(dòng),用固定桿也可以消除或者最大程度的減少振動(dòng)。   衰減 當(dāng)周圍環(huán)境溫度緩慢變化的時(shí)候,有溫度補(bǔ)償?shù)某暡▊鞲衅骺梢宰龀稣{(diào)整,但是如果溫度變化過(guò)快,傳感器將無(wú)法做出調(diào)整。   誤判 聲波可能會(huì)被附近的一些物體反射,比如導(dǎo)軌或者固定夾具,為了確保檢測(cè)的可靠性,必須減少或者排除周圍物體對(duì)聲波反射的影響,為了避免對(duì)周圍物體的錯(cuò)誤檢測(cè),許多超聲波傳感器都有一個(gè)LED指示器來(lái)引到操作人員進(jìn)行安裝,來(lái)確保這個(gè)傳感器被正確的裝好,減少出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

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