अल्ट्रासोनिक जांच - मूल बातें और अनुप्रयोग

धातु, कंपोजिट, प्लास्टिक, मिट्टी के पात्र में और जल स्तर का पता लगाने के लिए छिपे हुए ट्रैक का पता लगाने के लिए औद्योगिक अनुप्रयोगों में अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, भौतिकी के नियम जो ठोस पदार्थों के माध्यम से ध्वनि तरंगों के प्रसार का संकेत दे रहे हैं, का पता लगाने के लिए प्रकाश के बजाय ध्वनि का उपयोग करते हुए अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया गया है।

अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन का सिद्धांत क्या है?

ध्वनि तरंग को परिभाषित करना

ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है जो माध्यमों से यात्रा करती है, जो एक ठोस या तरल या गैस हो सकती है। ध्वनि तरंगें विशिष्ट वेग वाले माध्यमों से यात्रा कर सकती हैं जो प्रसार के माध्यम पर निर्भर करती हैं। उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें सीमाओं से परावर्तित होती हैं और विशिष्ट प्रतिध्वनि उत्पन्न करती हैं।

ध्वनि तरंगों के लिए भौतिकी के नियम

ध्वनि तरंगों में प्रति सेकंड विशिष्ट आवृत्तियों या दोलनों की संख्या होती है। मनुष्य लगभग 20 हर्ट्ज से 20 किलोहर्ट्ज़ तक की आवृत्ति रेंज में ध्वनियों का पता लगा सकता है। हालांकि, आवृत्ति रेंज सामान्य रूप से कार्यरत है अल्ट्रासोनिक पता लगाने 100 KHz से 50MHz है। एक विशेष समय और तापमान पर अल्ट्रासाउंड का वेग एक माध्यम में स्थिर होता है।

डब्ल्यू = सी / एफ (या) डब्ल्यू = सीटी

जहां W = वेव लंबाई

C = किसी माध्यम में ध्वनि का वेग

एफ = तरंग की आवृत्ति

टी = समय अवधि

अल्ट्रासोनिक परीक्षा के सबसे सामान्य तरीके या तो अनुदैर्ध्य तरंगों या कतरनी तरंगों का उपयोग करते हैं। अनुदैर्ध्य लहर एक संपीड़न लहर है जिसमें कण गति प्रसार लहर की एक ही दिशा में होती है। कतरनी लहर एक तरंग गति होती है जिसमें कण गति प्रसार की दिशा के लंबवत होती है। अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन किसी भी तरह से परिवर्तन या क्षति के बिना वस्तु के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए एक परीक्षण वस्तु में उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का परिचय देता है। अल्ट्रासोनिक पहचान में दो मानों को मापा जाता है।

प्राप्त सिग्नल के माध्यम और आयाम के माध्यम से ध्वनि की यात्रा करने के लिए समय की मात्रा। वेग और समय की मोटाई के आधार पर गणना की जा सकती है।

सामग्री की मोटाई = सामग्री ध्वनि वेग X लड़ाई का समय

वेव प्रचार और कण का पता लगाने के लिए ट्रांसड्यूसर

ध्वनि तरंगों को भेजने और एक प्रतिध्वनि प्राप्त करने के लिए, अल्ट्रासोनिक सेंसर, जिसे आमतौर पर ट्रांससीवर्स या ट्रांसड्यूसर कहा जाता है, का उपयोग किया जाएगा। वे रडार के समान एक सिद्धांत पर काम करते हैं जो विद्युत ऊर्जा को ध्वनि के रूप में यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करेगा, और इसके विपरीत।

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले ट्रांसड्यूसर संपर्क ट्रांसड्यूसर, कोण बीम ट्रांसड्यूसर, विलंब रेखा ट्रांसड्यूसर, विसर्जन ट्रांसड्यूसर और दोहरे तत्व ट्रांसड्यूसर हैं। संपर्क ट्रांसड्यूसर का उपयोग आमतौर पर किसी हिस्से की बाहरी सतह पर दरारें और दरारें पता लगाने के लिए किया जाता है और साथ ही मोटाई को मापने के लिए भी किया जाता है। कोण बीम ट्रांसड्यूसर प्रतिबिंब और मोड रूपांतरण के सिद्धांत का उपयोग परीक्षण सामग्री में अपवर्तित कतरनी या अनुदैर्ध्य तरंगों का उत्पादन करने के लिए करते हैं।

देरी लाइन ट्रांसड्यूसर एकल तत्व अनुदैर्ध्य तरंग ट्रांसड्यूसर हैं जो एक बदली देरी लाइन के साथ संयोजन में उपयोग किए जाते हैं। विलंब रेखा ट्रांसड्यूसर चुनने का एक कारण यह है कि निकट-सतह रिज़ॉल्यूशन में सुधार किया जा सकता है। देरी तत्व को परावर्तक से वापसी संकेत प्राप्त करने से पहले कंपन को रोकने की अनुमति देता है।

संपर्क ट्रांसड्यूसर पर विसर्जन ट्रांसड्यूसर द्वारा दिए गए प्रमुख फायदे यूनिफॉर्म कपलिंग संवेदनशीलता भिन्नता को कम करते हैं, स्कैन समय में कमी, और छोटे रिफ्लेक्टर के प्रति संवेदनशीलता बढ़ाते हैं।

अल्ट्रासोनिक सेंसर का संचालन:

जब उच्च वोल्टेज की एक विद्युत पल्स को अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर पर लागू किया जाता है, तो यह आवृत्तियों के एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम में कंपन करता है और ध्वनि तरंगों के फटने को उत्पन्न करता है। जब भी अल्ट्रासोनिक सेंसर के आगे कोई बाधा आती है तो ध्वनि तरंगें प्रतिध्वनि के रूप में वापस परावर्तित होकर एक विद्युत नाड़ी उत्पन्न करती हैं। यह ध्वनि तरंगों को भेजने और प्रतिध्वनि प्राप्त करने के बीच के समय की गणना करता है। पहचानी गई सिग्नल की स्थिति को निर्धारित करने के लिए ध्वनि तरंगों के पैटर्न के साथ इको पैटर्न की तुलना की जाएगी।

3 अल्ट्रासोनिक पता लगाने से जुड़े अनुप्रयोग:

धातुओं में बाधा या असंतुलन की दूरी एक माध्यम में ध्वनि तरंगों के वेग से संबंधित है, जिसके माध्यम से तरंगों को पारित किया जाता है और गूंज के स्वागत के लिए समय लिया जाता है। इसलिए अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन का उपयोग कणों के बीच की दूरी को खोजने, धातुओं में असंतोष का पता लगाने और तरल स्तर का संकेत देने के लिए किया जा सकता है।

• अल्ट्रासोनिक दूरी माप

अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग दूरी मापने वाले अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। ये गैजेट नियमित रूप से अल्ट्रासोनिक ध्वनि के एक छोटे से फट को लक्ष्य तक पहुंचाते हैं, जो सेंसर को वापस ध्वनि को दर्शाता है। सिस्टम तब प्रतिध्वनि के लिए सेंसर पर लौटने का समय मापता है और माध्यम के भीतर ध्वनि की गति का उपयोग करके लक्ष्य की दूरी की गणना करता है।

ट्रांसड्यूसर्स के विभिन्न प्रकार औद्योगिक रूप से सुलभ अल्ट्रासोनिक सफाई उपकरणों के भीतर उपयोग किए जाते हैं। एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर को एक स्टेनलेस स्टील के पैन में चिपका दिया जाता है, जो एक विलायक से भर जाता है और एक चौकोर तरंग उस पर लागू होती है, जिससे तरल पर कंपन ऊर्जा का संचार होता है।

अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर

अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर सोनार का उपयोग करके दूरी को मापते हैं एक अल्ट्रासोनिक (मानव सुनवाई से ऊपर) बीट इकाई से प्रेषित होता है और गूंज वापसी के लिए आवश्यक समय को मापकर दूरी-से-लक्ष्य निर्धारित किया जाता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर से आउटपुट एक चर-चौड़ाई बीट है जो लक्ष्य की दूरी की तुलना करता है।

अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर की 8 विशेषताएं:

1. आपूर्ति वोल्टेज: 5 वी (डीसी)।
2. आपूर्ति वर्तमान: 15mA।
3. मॉडुलन आवृत्ति: 40 हर्ट्ज।
4. आउटपुट: 0 - 5V (आउटपुट उच्च जब सीमा में बाधा का पता चला)।
5. बीम कोण: अधिकतम 15 डिग्री।
6. दूरी: 2 सेमी - 400 सेमी।
7. सटीकता: 0.3 सेमी।
8. संचार: सकारात्मक टीटीएल पल्स।

अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर का संचालन:

अल्ट्रासोनिक सेंसर मॉड्यूल में एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर शामिल है। ट्रांसमीटर 40 KHz अल्ट्रासोनिक ध्वनि दे सकता है जबकि अधिकतम रिसीवर केवल 40 KHz ध्वनि तरंगों को स्वीकार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ट्रांसमीटर के बगल में रखे गए रिसीवर के अल्ट्रासोनिक सेंसर इस प्रकार प्रतिबिंबित 40 केएचजेड प्राप्त करने में सक्षम होंगे, जब मॉड्यूल सामने किसी बाधा का सामना करता है। इस प्रकार जब भी कोई भी बाधा अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल के आगे आती है तो यह संकेतों को भेजने से प्राप्त होने वाले समय की गणना करती है क्योंकि उन्हें समय और दूरी 343.2 मी / सेकंड पर वायु माध्यम से गुजरने वाली ध्वनि तरंगों से संबंधित होती है। निष्पादित किए जाने के दौरान संकेत एमसी प्रोग्राम प्राप्त करने पर डेटा प्रदर्शित करता है यानी एक एलसीडी पर मापा गया दूरी cms में माइक्रोकंट्रोलर के साथ हस्तक्षेप करता है।

अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर सर्किट

चारित्रिक रूप से, रोबोटिक्स एप्लिकेशन बहुत लोकप्रिय हैं, लेकिन आप इस उत्पाद को सुरक्षा प्रणालियों में उपयोगी होने के लिए या इन्फ्रारेड रिप्लेसमेंट के रूप में भी यदि वांछित हैं तो पाएंगे।

• जल स्तर का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर

अल्ट्रासोनिक जांच

संपर्क रहित तरल स्तर नियंत्रक के लिए ब्लॉक आरेख

संपर्क रहित तरल स्तर नियंत्रक

उपरोक्त सर्किट आरेख दिखाता है संपर्क रहित तरल स्तर नियंत्रक इस आरेख में अल्ट्रासोनिक सेंसर मॉड्यूल माइक्रोकंट्रोलर के साथ हस्तक्षेप किया गया है। जब भी सेमी में मापी गई दूरी एक निर्धारित बिंदु से नीचे गिरती है, तो पंप सिग्नल से बाहर निकलने और अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के पास आने वाले स्तर को प्राप्त करने से शुरू होता है जो माइक्रोकंट्रोलर को खिलाया जाता है। जब माइक्रोकंट्रोलर अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर से संकेत प्राप्त करता है तो यह एमओएसएफईटी के माध्यम से रिले को सक्रिय करता है जो पंप को चालू या बंद करता है।

• अल्ट्रासोनिक बाधा का पता लगाने

अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग लक्ष्यों की उपस्थिति का पता लगाने और कई रोबोट वाले प्रसंस्करण संयंत्रों और प्रक्रिया संयंत्रों में लक्ष्यों की दूरी को मापने के लिए किया जाता है। ऑन या ऑफ डिजिटल आउटपुट वाले सेंसर एक एनालॉग आउटपुट के साथ ऑब्जेक्ट्स और सेंसर की मौजूदगी का पता लगाने के लिए उपलब्ध हैं, जो सेंसर के सापेक्ष अलग-अलग दूरी को लक्षित करने के लिए बदलते हैं, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं।

अल्ट्रासोनिक बाधा सेंसर में अल्ट्रासोनिक रिसीवर और ट्रांसमीटर का एक सेट होता है जो एक ही आवृत्ति पर काम करते हैं। जब क्षेत्र में कुछ चलता है तो बिंदु सर्किट के ठीक ऑफसेट होने पर उत्तेजित हो जाता है और बजर / अलार्म चालू हो जाता है।

अल्ट्रासोनिक बाधा संवेदक

विशेषताएं:

• 20mA की बिजली की खपत
• पल्स में / बाहर संचार
• संकीर्ण स्वीकृति कोण
• 2 सेमी से 3 मी के भीतर सटीक, गैर-संपर्क पृथक्करण अनुमान प्रदान करता है
• विस्फोट बिंदु एलईडी उन्नति में अनुमान दिखाता है
• 3-पिन हेडर एक सर्वो विकास लिंक का उपयोग करके कनेक्ट करना आसान बनाता है

विशेष विवरण:

• बिजली की आपूर्ति: 5V डीसी
• निष्क्रिय करंट:<15mA
• प्रभावशाली कोण:<15°
• रेंजिंग दूरी: 2 सेमी - 350 सेमी
• संकल्प: 0.3 सेमी
• आउटपुट चक्र: 50ms

सेंसर एक छोटी अल्ट्रासोनिक फट और फिर इको के लिए सुनकर वस्तुओं का पता लगाता है। एक मेजबान माइक्रोकंट्रोलर के नियंत्रण में, सेंसर एक छोटे से 40 kHz विस्फोट का उत्सर्जन करता है। यह विस्फोट वेंट या हवा के माध्यम से यात्रा करता है एक लेख हिट करता है और उसके बाद एक बार फिर सेंसर को उछाल देता है।

सेंसर मेजबान को एक आउटपुट पल्स प्रदान करता है जो कि गूंज का पता चलने पर समाप्त हो जाता है इसलिए ऑब्जेक्ट की दूरी में परिणाम प्रदान करने के लिए एक प्रोग्राम द्वारा एक पल्स की चौड़ाई को एक गणना में लिया जाता है।

अब आप अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन के अनुप्रयोगों और मूल अवधारणा को समझ गए हैं यदि इस विषय पर कोई प्रश्न या इलेक्ट्रिकल और संपर्क रहित तरल स्तर नियंत्रक नीचे टिप्पणी अनुभाग छोड़ें।