超声波传感器应用场景案例分析

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超声波传感器是发送和接收超声波的收发器，通过声速以及回声从物体反射回来的时间来测量距离。超声波传感器不受外界环境的影响，几乎能检测出任何材料，且不受材料表面性质的影响。他们还可以满足不同的应用需求，因此超声波传感器的多样化应用领域可归纳为以下几个方面：液体或物料的液位/料位测量、行人检测、机器人避障/防护、以及AVG检测等。本文主要围绕超声波传感器应用场景案例提供相对应的解决方案。

由于油罐液位检测的超声波传感器

液位/料位测量是工业领域中最为常见的距离测量任务之一。在工业领域中油罐液位检测主要是测量其液位、温度、密度和压力(带压储罐)等参数，计算出储液的体积及重量储量。

由于油罐储存的物质通常有易燃易爆、易挥发、有毒等特性，一旦发生泄漏就容易已发火灾、爆炸等事故。所以一般油罐分为贸易罐和中间罐两类，贸易罐的液位、温度、密度、体积、质量则必须经常监测和计量，且精度要求很高。中间罐通常仅对液位、温度和压力(带压储罐)等参数进行监测，以防止油罐发生冒顶、抽空事故，并不需交接计量。

然而对不同的大小和种类的储油罐，所用液位传感器的性能特点也不一样且根据不同的测量原理和方法，每种测量仪表都有其自身的优点及适合应用工况罐区液位仪表的发展趋势是高精度、多功能、高度自动化的方向发展，并且一些罐区包含给生产装置供料的任务，原油储油罐内的杂乱工况，工釆网提出了一种选用超声波导波技能的原油储油罐液位丈量体系，有效地克服了超声波液位计直接丈量原油储油罐液位时发生的差错，降低了检查体系的制作成本和劳动强度。

其中美国SENIX 超声波液位传感器 - ToughSonic-30是由微处理器控制的数字液位外表。在丈量中超声波脉冲由传感器（换能器）发出超声波，声波经液体外表反射后被超声波接收器接收，经过压电晶体或磁致弹性器材转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时刻来核算传感器到被测液体外表的间隔。此外超声波传感器拥有1.5英寸（38.1毫米）的不锈钢外壳，每端有1.5英寸的NPT螺纹，并有一个平滑的中间部分用于各种安装选项。

同时该传感器具有一条9芯电缆，多种输出方式可选（模拟电压、电流、RS232/RS485串行、开关输出）。ToughSonic-30超声波传感器的最大距离为30英尺（9.1米）、IP68级防护、坚固耐用、完全浸没，耐腐蚀，抗冲击，全面坚韧，可以用SenixVIEW软件完全配置，由于其特点可以用于在世界各地在远程监控、恶劣的工业环境和苛刻的工厂环境中使用。

用于水泥生产料位中的超声波传感器

在水泥工业中主要是固体物料的物位测量，液位测量则很少。固体物料种类繁多，有块料、颗粒状、粉料，这些物料的介电常数、容重、温度、水分含量也各不相同。接触式测量是过去测量物位的主要手段。由于测量时仪表和物料是接触的，在使用过程中往往会出现各种问题，如电容的挂料；重锤的断锤、埋锤；音叉的堵料等，且日常的维护量很大。

超声波技术近几年来发展很快，是目前应用最广泛的非接触式测量方法，特别在液位测量。在水泥厂超声波物位测量已较普遍应用在原料调配库、原煤库、熟料库等，但超声波必须借助于媒质传播，如在水泥厂的储库物位测量通常以空气作为传播介质，而空气的温度、湿度、组分等的变化会影响超声波传播速度，空气中的粉尘也将衰减超声波的传播信号。当前超声波传感器物位测量仅用于测量块料或颗粒状的物料，对粉仓料位的测量，由于粉仓料位表面在下料时非常疏松，对超声波信号有较强的衰减，故至今还没有测粉仓料位成功的先例。

针对某水泥企业的实际需求，我们通过反复选型和试验，工釆网MaxBotix IP67 防水超声波液位传感器 - MB7589可以很圆满的解决该问题。那是因为该传感器具有一种自清洗功能。它可以轻轻地加热传感器的表面，在传感器的换能器表面上雾化任何水分/冷凝。在遇到冷凝问题的各种应用中，许多这样的应用需要自清洗，MB7589就是为这些应用而专门设计的。例如，在油箱中，或者是在水箱中，在晴朗的夜晚或寒冷的夜晚，这使得传感器硬件比周围环境更冷。在暴露的传感器硬件的表面上会形成凝结水或霜。水和霜会阻碍传感器操作，这些目标(在传感器表面)将被检测或引起反射，会降低传感器的灵敏度，使得检测数据不准确。自清洗操作的目的是防止积聚和消除堆积在传感器表面的水分和霜。另外，MB7589有与MB7360一样的性能，但在恶劣环境下，MB7589性能更优越。

用于行人检测的超声波传感器

道路交通安全作为智能交通系统中的重要一环，越来越受到国内外研究机构的重视。在混合交通环境下，行人检测通过图像处理、计算机视觉相关算法以及机器学习等技术对道路行人进行识别和追踪，在智能车辆、自动导航、运动分析等领域行人检测对安全辅助驾驶有着重要意义。但是在行人检测中却因为行人兼具刚性和柔性物体的特性，外观易受穿着、尺度、遮挡、姿态和视角等影响，使得行人检测成为计算机视觉领域中一个极具挑战性的课题。在目前的行人检测方法中，普遍采用单传感器的方法已很难满足当前快速、鲁棒性要求高的行人检测要求，为此工釆网提供了一款MaxBotix 行人检测超声波传感器 - MB1010,该传感器MB1010是一款超低功耗、宽波束角和高灵敏度的超声波传感器,它可以通过脉宽输出、模拟电压输出以及串口输出得到可靠稳定的距离数据。并且测量周期短，可测距离长达6.45米。同时，它也是公司最受欢迎的室内超声波传感器，因为它是一款非常出色的低成本通用型传感器。被广泛应用于行人检测、安全、运动检测、可电池供电、自动导航、教育和爱好机器人学、避免碰撞等领域。

用于机器人避障的超声波传感器

移动机器人的避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息，在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态和动态物体时，按照一定的方法进行有效地避障，最后达到目标点。同时机器人也是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。移动机器人要获得自主行为，其最重要的任务之一是获取关于环境的知识。这是用不同的传感器测量并从那些测量中提取有意义的信息而实现的。视觉、红外、激光、超声波等传感器都在移动机器人中得到实际应用。超声波传感器以其性价比高、硬件实现简单等优点，在移动机器人感知系统中得到了广泛的应用。但是超声波传感器也存在一定的局限性，主要是因为波束角大、方向性差、测距的不稳定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多个超声波传感器或采用其他传感器来补偿。深圳工釆网的机器人超声波传感器MB7360是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超声波传感器，它在设计上，不仅对干扰噪音做了处理，具备抗噪音干扰能力。而且对于大小不同的目标，和变化的供电电压，做了灵敏度的补偿。另外还具备标准的的内部温度补偿，可选的外部温度补偿，使得测量出来的距离数据更加精准。直接输出精确的距离读数，节省了MCU的资源，更合适应用于机器人领域。

应用于AGV的超声波传感器

大面积识别障碍物是超声波传感器在移动应用中的常见任务。物体和人员都可以被识别，从而采取停车或绕过障碍物等动作，保证设备及人员安全。同时，超声波可以实时测量距离，持续监控接近过程，因此在AGV或者RGV等输送设备，以及飞机登机桥与飞机舱交接位置，得到广泛应用。结合自动化生产工釆网小编向大家推荐两款经济实惠的传感器他们分别是：超声波避障传感器MB1043。超声波避障传感器MB1043是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超声波传感器，它在设计上，不仅对干扰噪音做了处理，具备抗噪音干扰能力。而且对于大小不同的目标，和变化的供电电压，做了灵敏度的补偿。另外还具备标准的的内部温度补偿，使得测量出来的距离数据更加精准。应用于室内环境，它是一款很不错的低成本解决方案！

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