detectiebereik microsonic ultrasoon sensor

Hoe werkt het detectiebereik van ultrasoon sensoren? Ultrasoon sensoren zijn in staat om contactloos binnen een bepaald gebied een betrouwbare detectie of meting uit te voeren op basis van ultrasone geluidsgolven. De frequentie en amplitude waarmee deze worden uitgestuurd bepalen onder andere het bereik van de sensor. Daarnaast is de oppervlakte van de transducer (zender, in de sensorkop geïntegreerd) mede bepalend met welk vermogen de geluidsgolf kan worden uitgestuurd (en ontvangen) en dus mede bepalend in het bereik.

Bij het detectiebereik van ultrasoon sensoren zijn een paar belangrijke specificaties te onderscheiden. Ten eerste het bedrijfsdetectiebereik: het bereik waarbinnen de sensor ten alle tijden een detectie of meting uit moet kunnen voeren, ongeacht de vorm of formaat van het object. Ten tweede het grensdetectiebereik, oftewel het maximale bereik dat de sensor kan halen. Ten derde is er dan nog de blinde zone.

detectiebereik microsonic ultrasoon sensor

De blinde zone is het eerste gebied vanaf de kop van de sensor gezien. In dat gebied kan de sensor geen betrouwbare metingen uitvoeren. Hoe groot de blinde zone van een sensor is, door verschillende factoren. Om te beginnen heeft dit te maken met de frequentie waarmee de geluidsgolf wordt uitgestuurd en daarbij is er een directe relatie tot de looptijd van het geluid. Simpel gezegd, als de sensor trillingen uitzendt kan hij deze niet ontvangen. Staat een object in de blinde zone, wil dit zeggen dat de sensor terwijl deze nog aan het zenden is ook geluidsgolven ontvangt en deze niet kan registreren. De vuistregel die we aanhouden is dat de blinde zone grofweg tussen de 5% de 10% van het maximale meetbereik van de sensor ligt.

Het bedrijfsdetectiebereik en grensdetectiebereik van een ultrasoon sensor wordt bepaald op basis van twee standaardmetingen. Om te beginnen test men de sensor op een dunne stalen staaf van 10 mm en 27 mm in doorsnede. Voor een ultrasoon sensor zijn dit relatief lastige objecten om te detecteren, omdat door de ronde vorm er slechts een zeer beperkt deel van het echo signaal kan terug reflecteren naar de sensor, het grootste gedeelte zal wegkaatsen naar andere kanten. Met deze testmethode wordt het bedrijfsdetectiebereik bepaald. Grofweg kunnen we stellen dat binnen het bedrijfsdetectiebereik we dus niet alleen materiaal en kleur onafhankelijk kunnen detecteren, maar in zeker mate dus ook vorm onafhankelijk.

Naast het bedrijfsdetectiebereik specificeren we een grensdetectiebereik. Het grensdetectiebereik is het maximale bereik dat we met een ultrasoon sensor kunnen behalen. Om het grensdetectiebereik van de ultrasoon sensor te kunnen bepalen wordt voor de testen een groot object, dat makkelijk te detecteren is gebruikt. Hiervoor gebruiken we een vlakke plaat van circa 500 x 500 mm, die we dus als een makkelijk te detecteren object beschouwen. Als vuistregel houden we aan dat het grensdetectiebereik van de sensor tussen de 25% en 50% groter is dan het bedrijfsdetectiebereik.

Het detectiebereik kan tot slot worden beïnvloed door (wisselingen in) temperatuur, (relatieve) luchtvochtigheid en de luchtdruk. Er is meer demping van het geluid bij een stijgende temperatuur en luchtvochtigheid, of een dalende luchtdruk. Hierdoor verkleint het detectiebereik doordat de echo duidelijk meer moeite heeft om zicht voort te bewegen door de lucht. Het detectiebereik wordt groter bij een dalende temperatuur en lagere luchtvochtigheid, omdat door de drogere en koudere lucht de demping afneemt. De verkleining van het detectiebereik wordt in grote mate opgevangen door de functiereserve (en waar aanwezig) de interne temperatuurcompensatie. Bij temperaturen lager dan 0°C kunnen sommige sensoren wel twee keer zo ver meten dan aangegeven in de specificaties. Hetzelfde geldt voor sensoren die onder een overdruk worden gezet, zowel het bedrijfsdetectiebereik als het grensdetectiebereik kunnen tot wel twee keer zo groot zijn.