超聲傳感器為包裝保駕護航

幾年前，超聲傳感器還不具備經久耐用的精準傳感能力。如今，科技進步使超聲傳感器的這一功能日益強大。這些新技術使超聲傳感器更易于使用、更靈活且價格更低廉。與傳統的超聲傳感器設計相比，這些新增功能大大拓展了其應用范圍。
如今，超聲傳感器能在眾多工業領域幫助機械設計人員找出降低成本、提高質量控制效率以及增強檢驗功能的創新解決方案。而其在包裝領域的應用也越來越深入。
更全面的保護
現在，超聲傳感器采用了幾項先進技術，使其能夠用于傳統設備無法工作的領域內：
● 超聲傳感器采用防護等級為 IP67 和 IP69K 的護蓋，可在潮濕環境（如洗瓶機）下進行探測；
● 內置溫度補償電路可補償在正常的日夜班操作時可能產生的劇烈溫度變化；
● 傳感器表面的特制覆膜可防止有害化學物質的侵蝕；
● 先進的濾波電路使超聲傳感器可以不受工廠環境噪音的影響；
● 新型變換器設計使其防損性能大大增強，并可在不潔環境中使用。
使用更方便
● 新一代超聲傳感器的使用更方便，具有以下特點：按鈕設計在傳感器外殼上，更易于設置遠近傳感范圍；只要將目標物放在傳感器前并按一下按鈕即可；傳感器能自動分辨窗口大小和目標距離；設置簡單，同一臺傳感器可應用于不同環境。
● DIP 開關編程，可針對專項用途定制一個傳感器。其它可編程功能包括：響應時間、輸出類型、模擬或離散以及用于探測液位的其它專項設置。
● 超聲傳感器通常具有單個傳感器所包含的多路輸出。一個傳感器可有兩個單獨的離散輸出，因而一個傳感器可以對兩個不同的距離進行探測。對于其它傳感器而言，同一個傳感器中既有離散輸出也有模擬輸出，以達到既可以測量也可以提供警報輸出的目的。
以上這些功能使超聲傳感器靈活適用，可以替代其它傳感器技術。由于超聲傳感器易于使用、應用靈活，因此，在工業自動化領域，它能為顯著提高生產力和改進質量做出巨大貢獻。
超聲傳感器的使用原理
超聲傳感器內有一個頻率變換器，當變換器元件振動時，這個頻率變換器就會向一個方向發出聽不見的高頻聲波。如果聲波碰到物體并反射回來，變換器即可接到回波信號。傳感器根據從發出超聲波脈沖到返回回波信號之間的時間來確定與物體之間的距離。通常，傳感器可通過按鈕來設置距離的遠近范圍。傳感器確定在這些設置的范圍內是否有物體。

例如，裝在液罐或貨盤頂部的超聲傳感器向集裝箱內部發出聲波時，回波返回的時間長度即可表示該集裝箱是否已滿、空或半滿。
有些超聲傳感器分別采用一個發射器和一個接收器變換器。這種雙向模式超聲傳感器適用于需要進行邊緣檢測或更快響應時間的情況，或在潮濕環境下使用的情況。
在檢測透明物體、液體、任何表面（粗糙、光滑、光亮）的密致材料和不規則物體時，超聲傳感器應該是首選。但超聲傳感器不適用于室外、酷熱環境或壓力罐，也不能用于探測泡沫物體。
以下是應用超聲傳感器時需考慮的重要事項：
● 范圍和大小。要探測的物體大小直接影響超聲傳感器的最大范圍。傳感器必須探測到一定聲級的聲音才可以進行輸出。大部件能將大部分聲音反射給超聲傳感器，這樣傳感器即可在其最遠傳感距離檢測到此部件。小部件僅能反射較少的一部分聲音，從而導致傳感范圍大大縮小。
● 要探測的物體。使用超聲探測的理想物體應體積大、平整且密度高，并與變換器正面垂直。最難探測的物體是體積小且由吸音材料（如泡沫橡膠）制成的物體，或者與變換器呈一定角度的物體。可通過讓傳感器探測背景表面，然后反應到傳感器和背景之間的探測目標物體，來探測某些難以探測的物體。
如果液面靜止且與傳感器表面垂直，探測液體就很容易。如果液面波動大，可延長傳感器的響應時間，從而取波動變化的平均值以獲得更一致的讀數。但是，超聲傳感器還不能精確探測表面為泡沫狀的液體，因為泡沫會使聲音的傳播方向發生偏離。
可以使用超聲傳感器的反向超聲模式，探測形狀不規則的物體。在反向超聲模式下，超聲傳感器會探測一個平整背景，如墻壁。任何穿過傳感器和墻壁之間的物體都會阻斷聲波。傳感器即可通過探測該干擾來識別物體的存在。
● 振動。無論是傳感器本身的振動還是附近機器的振動，都可能會影響測量距離時的精確度。可在安裝傳感器時使用橡膠防振裝置來減少這類問題。有時也可使用導軌來消除或大大降低部件振動。
● 衰減。傳感器還設計了溫度補償功能，以調節環境溫度的緩慢改變。但是，它不能調節溫度梯度或環境溫度的快速變化。
● 誤測結果。附近的物體（如導軌或固定桿）可能會反射聲波。要準確探測目標物體，必須降低或消除附近聲音反射表面的影響。為了避免誤測附近物體，許多超聲傳感器都裝有 LED 指示燈，用于在安裝時指示操作人員，以確保正確安裝傳感器并降低誤測風險。
新用途
從前，在某些領域使用超聲傳感器很困難且成本高昂，現在，由于成本降低、方便易用，機械設計人員已逐漸在這些領域開始使用超聲傳感器。在工業應用中，超聲傳感器可用于探測液位、探測透明物體和材料，控制張力以及測量距離。使用超聲傳感器的行業有包裝、瓶裝、物料搬運以及汽車行業等。以下是一些用途的例子：
● 在裝瓶廠用于檢測瓶子；
● 在食品加工廠用于探測和控制液罐內的液位；
● 在包裝線上通過監控兩個滾軸之間的張力來控制材料的傳輸速度；
● 檢測汽車發動機組上的銷釘。
今天，超聲傳感器的工業用途迅速擴大。這個一度成本高昂卻不甚可靠的技術現在變得簡單易用，價格低廉。超聲傳感器現已常規用于流程監控以提高產品質量、檢測缺陷、確定有無以及其它方面。這些傳感器還能減少由損壞部件產生的廢品，以及由此引起的停工時間，從而提高生產率。該項技術還沿著這個方向繼續研發新產品。
目前，如何讓各行各業認識到超聲傳感器在制造業的各個領域的應用潛力是我們面臨的重大挑戰，包括在質量控制、流程控制和檢驗等方面。