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超聲波傳感器的現場干擾問題
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主題：超聲波傳感器的現場干擾問題
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2015-01-03 17:13:45
大家好！我公司一臺1550冷精軋機使用了倍加福超聲波傳感器（型號：UC2000-30GM-IUR2-V15)用來在線測量鋁卷在軋制過程中的實時卷徑，開卷和卷取各有一個傳感器測量卷徑，4~20mA的電流信號輸入進西門子模擬量模塊（6SE7 331-7KF02-0AB0)，最近在軋制中當軋制速度超過350米/分時卷取卷徑突然異常增大，速度超400米/分干擾更大以至于斷帶，，通過WINCC軟件查看開卷卷徑沒有問題，而卷取卷徑就異常增大約100~200mm左右，速度在320米/分以下就都正常。使用萬用表20mA電流檔測量卷取超聲波傳感器電流信號，速度在320米/分時，電流信號從13.7~6.2mA平滑遞減，當速度達到350米/分約10秒鐘時，卷徑突然增大，觀察電流信號從12mA到9mA左右跳了一下，由于PLC程序做的是卷取卷徑在軋制過程中只許增大不許減小，所以卷徑就突然加大約100mm,又觀察開卷超聲波傳感器電流信號，卷取卷徑突變時，其信號沒有波動，速度降至320米/分以下，兩個卷徑又都正常變化。針對該干擾問題，更換同型號超聲波傳感器，基本排除壓縮空氣，電因素干擾（拉臨時線走沒有強電磁干擾的地方，連接子站地線至PLC總柜等，24V直流電壓測量正常）。
后經過多次查找原因發現，把卷取側的傳感器輸出模式改為下降模式(原來兩個傳感器原來都是上升模式）后，使其在卷徑增大的過程中輸出4-20mA逐漸增大的電流信號，并且在PLC程序中重新標定更改卷取卷徑的程序之后，軋制速度達到610米/分設備運行正常，傳感器輸出電流信號正常，解決了設備的故障。為什么4-20mA逐漸增大的電流信號在我的系統中有更好的抗干擾性，或者是程序標定點的改變解決了問題，針對該問題我咨詢過倍加福的技術人員，他們沒有給予明確答復。希望各位工控高手答疑解惑，謝謝！
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2015-01-12 15:49:49
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2015-05-27 16:26:09
這個問題有點難
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3樓
2015-06-24 10:43:26
以下是引用zc自動化在2015-05-27 16:26:09的發言 >2樓：這個問題有點難重新選個測量儀器啊，超聲波是有點煩人
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大家好！我公司一臺1550冷精軋機使用了倍加福超聲波傳感器（型號：UC2000-30GM-IUR2-V15)用來在線測量鋁卷在軋制過程中的實時卷徑，開卷和卷取各有一個傳感器測量卷徑，4~20mA的電流信號輸入進西門子模擬量模塊（6SE7 331-7KF02-0AB0)，最近在軋制中當軋制速度超過350米/分時卷取卷徑突然異常增大，速度超400米/分干擾更大以至于斷帶，，通過WINCC軟件查看開卷卷徑沒有問題，而卷取卷徑就異常增大約100~200mm左右，速度在320米/分以下就都正常。使用萬用表20mA電流檔測量卷取超聲波傳感器電流信號，速度在320米/分時，電流信號從13.7~6.2mA平滑遞減，當速度達到350米/分約10秒鐘時，卷徑突然增大，觀察電流信號從12mA到9mA左右跳了一下，由于PLC程序做的是卷取卷徑在軋制過程中只許增大不許減小，所以卷徑就突然加大約100mm,又觀察開卷超聲波傳感器電流信號，卷取卷徑突變時，其信號沒有波動，速度降至320米/分以下，兩個卷徑又都正常變化。針對該干擾問題，更換同型號超聲波傳感器，基本排除壓縮空氣，電因素干擾（拉臨時線走沒有強電磁干擾的地方，連接子站地線至PLC總柜等，24V直流電壓測量正常）。
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zc自動化
游民
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回復：超聲波傳感器的現場干擾問題
只看樓主
2樓
2015-05-27 16:26:09
這個問題有點難
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buluoli111
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回復：超聲波傳感器的現場干擾問題
只看樓主
3樓
2015-06-24 10:43:26
以下是引用zc自動化在2015-05-27 16:26:09的發言 >2樓：這個問題有點難重新選個測量儀器啊，超聲波是有點煩人
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超聲波傳感器的現場干擾問題
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關鍵詞：P+F,倍加福,超聲波傳感
摘要：當我們需要檢測一個寬范圍的區域時，往往將幾個超聲波傳感器陣列并排安裝，來輕松實現這一目的。您知道嗎？此時，同步功能的使用顯得尤為重要，它能幫助您解決各種應用中相鄰傳感器之間的信號串擾或輸出不穩定等煩惱。
在工業應用中，超聲波傳感器通過換能器發射與接收到聲波的時間差，結合介質聲速信息，來評估被測目標物距離，以及判斷物體有無。其能精確可靠檢測各種材料目標物，不受惡劣環境限制，可解決各種棘手問題，已被廣泛應用于各個行業。
當我們需要檢測一個寬范圍的區域時，往往將幾個超聲波傳感器陣列并排安裝，來輕松實現這一目的。您知道嗎？此時，同步功能的使用顯得尤為重要，它能幫助您解決各種應用中相鄰傳感器之間的信號串擾或輸出不穩定等煩惱。
L2系列低溫超聲波傳感器
應用于高空登高車的區域監控
高空作業平臺的安全工作
在登高車應用中，超聲波傳感器可以有效地保護人員安全及設備的正常工作，我們推薦使用外形緊湊設計的VariKont L2系列，安裝在高空作業平臺上的超聲波傳感器，監測工作平臺下面、機械臂下面以及車輛周圍的區域，確保不會與其他機器，建筑或物體發生碰撞。每輛登高車需安裝多個L2系列超聲波傳感器。
VariKont L2系列超聲波傳感器外形緊湊，5面傳感
適用于安裝在作業平臺上
假如超聲波傳感器檢測到警示區域附近有物體，那么機器就要減慢速度；意識到可能發生嚴重碰撞事故時，機器必須完全停止運動。
然而，有時，操作者可能發現這樣的問題：在沒有障礙物時，傳感器指示燈會有異常的閃爍；或者在一個傳感器感應到障礙物時，鄰近的超聲波傳感器也會有誤動作，這是為什么呢？
同步線的正確使用方式！
我們知道超聲波波束呈放射性的錐面，因此，當有多個傳感器相鄰或者對立安裝時，需要考慮到相互干擾的問題。
為了避免同頻干擾，可選擇工作頻率相差較大的傳感器相鄰安裝，甚至面對面安裝時，因為兩者聲波頻率區別，不足以引起對方換能器內部共振電路工作的，所以可以避免干擾問題。就像合唱團，分為低中高音三個部，低音部和高音部一起唱的時候，我們可以明顯區分出來。
傳感器相鄰安裝過近，可能產生同頻干擾
在此登高車的區域監控的應用中，傳感器之間的間距較小，并且傳感器工作頻率相同，我們要怎么避免相互干擾呢？其實很簡單，我們只要傳感器的同步功能，就可以輕松解決這個問題！
同步模式下的傳感器，處于一個順序工作的狀態，如同，合唱團，要么輪聲獨唱，要么同聲齊唱，或者分批齊唱，在這種狀態下，每個傳感器就不會對彼此產生影響，而共同協作，完成和諧的完美演出。
開啟同步模式的3種方法
如今，倍加福推出的超聲波傳感器，大多都帶有同步功能，通過簡單同步線連接和參數選擇，即可實現。
內部同步，軟件直接選擇對應的同步模式，簡單短接傳感器的同步功能線即可開始工作。
外部同步，控制器通過IO節點有序發送觸發脈沖（高電平：傳感器待機，低電平：正常工作），分別對各超聲波傳感器控制，更可靈活實現針對應用的復雜功能。
1.內部同步：共模模式
類似同聲齊唱，各傳感器處于同發同收的狀態，只要這一列傳感器前方出現被測物則都能被檢測到，響應時間最快。
2.內部同步：多重模式
類似輪聲獨唱，各傳感器輪流工作，只有當一個輪詢周期輪到時，傳感器才會有輸出，其能精確確定障礙物相對具體傳感器的具體位置。
3.外部同步
類似分批齊唱，通過外部控制器有序發送觸發脈沖，對各個傳感器，在保證安全間距的情況下，實現傳感器單獨或分批控制，糅合共模/多重同步模式各自優勢，靈活實現復雜應用下多傳感器的快速響應及目標物位置定位。
例如該登高車應用，如果采用外部控制，可以將6個傳感器按1-3-5和2-4-6的順序分兩組同步，兩組錯開工作，相對于按1-2-3-4-5-6順序工作相比，可以大大縮短響應時間。
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關于倍加福
倍加福–工業 4.0 的驅動者及創新者
70 多年來，倍加福一直是工業傳感器技術和過程控制防爆領域的先驅。作為技術領先者，倍加福一貫秉承公司的傳統，開發獨特的全面化產品系列，助力傳統工廠自動化行業的各類應用，推進工業 4.0 時代下新型應用場景和方案的探索。工業通信是倍加福關注的重點之一。倍加福憑借全面的支持 IO-link 接口的產品和具備通訊功能的Sensorik4. 0?技術，實現數據從現場設備到控制系統和云端的無縫連接。
工業物聯網（IIoT）也正在向過程行業擴展，作為以太網聯盟的成員，倍加福正在全力推動以太網在該行 業的應用。倍加福品牌 ecom 的移動計算和通信解決方案進一步簡化了應用中的數字化轉換，全網絡化生產系統正逐步成為現實。
自動化是我們的世界。
完美的解決方案是我們的目標！
超聲波傳感器如何處理噪音和干擾？
由超聲波傳感器接收的頻率處的任何聲學噪聲，可能干擾傳感器的輸出。這包括高音調噪音，例如由哨子，安全閥，壓縮空氣或氣動裝置點擊產生的聲音。如果將兩個相同頻率的超聲波傳感器放在一起，就會產生聲學串擾。另一種類型的噪聲，電噪聲并非超聲波傳感器所獨有。使用超聲波特性來測量物體。波長很短，衍射現象很小，特別是方向性好，可以成為射線和定向傳播。液體、固體的超聲波滲透很大，特別是在陽光不透明的固體中，可以穿透數十米的深度。
當超聲波撞擊雜質或界面時，它將產生顯著的反射以形成回波的反射，當其撞擊移動物體時可產生多普勒效應。基于超聲波特性的傳感器被稱為“超聲波傳感器”，廣泛用于工業、防御、生物醫學。然而，由于壓電材料的居里點通常很高，特別是用于診斷的超聲探頭使用小的超聲功率，工作溫度相對較低，并且它可以長時間工作。醫用超聲探頭相對較熱并且需要單獨的制冷設備。靈敏度主要取決于晶圓本身的制造。機電耦合系數大，靈敏度高；相反，靈敏度很低。
原因：當前的超聲波傳感器頻率相對固定；超聲波傳感器可以發射、來接收和分析人耳無法檢測到的聲音。在超聲波傳感器的檢測中，可以用來實現超聲波測距、超聲波測試等功能，可用于探測潛艇殘骸、的敵方潛艇和顯示金屬內部傷害。這些可以應用于工業、農業、輕工業和醫療技術，并與生活密切相關；超聲波傳感器驅動電壓很高，通常在100Vp-p和1500Vp-p之間。許多低壓設備都需要脈沖變壓器升壓，但會帶來一些復雜的問題。如果有3~5V低壓驅動(功率更大)傳感器更好。
51
）
Int.CI?
權利要求說明書
說明書
幅圖
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54
）發明名稱
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防干擾超聲波傳感器
（
57
）摘要
?
一種防干擾超聲波傳感器及防干擾外
套管，防干擾外套管套在超聲波傳感器的外
側，而且外套管中段內側為與超聲波傳感器
外側面動配合相吻合的形狀，外套管中段內
側面與超聲波傳感器外側面相互平行并且留
有間隔，外套管前段呈喇叭狀，在外套管的
后半部分設有與超聲波傳感器連接的接口。
具有上述外套管結構的超聲波物位計能夠滿
足在容器上的接管較長時的使用要求。同時
這種外套管結構簡單，制作容易，安裝方
便，其結構與超聲波傳感器結合緊湊，整個
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