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超声波传感器的现场干扰问题

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主题：超声波传感器的现场干扰问题

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2015-01-03 17:13:45

大家好！我公司一台1550冷精轧机使用了倍加福超声波传感器（型号：UC2000-30GM-IUR2-V15)用来在线测量铝卷在轧制过程中的实时卷径，开卷和卷取各有一个传感器测量卷径，4~20mA的电流信号输入进西门子模拟量模块（6SE7 331-7KF02-0AB0)，最近在轧制中当轧制速度超过350米/分时卷取卷径突然异常增大，速度超400米/分干扰更大以至于断带，，通过WINCC软件查看开卷卷径没有问题，而卷取卷径就异常增大约100~200mm左右，速度在320米/分以下就都正常。使用万用表20mA电流档测量卷取超声波传感器电流信号，速度在320米/分时，电流信号从13.7~6.2mA平滑递减，当速度达到350米/分约10秒钟时，卷径突然增大，观察电流信号从12mA到9mA左右跳了一下，由于PLC程序做的是卷取卷径在轧制过程中只许增大不许减小，所以卷径就突然加大约100mm,又观察开卷超声波传感器电流信号，卷取卷径突变时，其信号没有波动，速度降至320米/分以下，两个卷径又都正常变化。针对该干扰问题，更换同型号超声波传感器，基本排除压缩空气，电因素干扰（拉临时线走没有强电磁干扰的地方，连接子站地线至PLC总柜等，24V直流电压测量正常）。
后经过多次查找原因发现，把卷取侧的传感器输出模式改为下降模式(原来两个传感器原来都是上升模式）后，使其在卷径增大的过程中输出4-20mA逐渐增大的电流信号，并且在PLC程序中重新标定更改卷取卷径的程序之后，轧制速度达到610米/分设备运行正常，传感器输出电流信号正常，解决了设备的故障。为什么4-20mA逐渐增大的电流信号在我的系统中有更好的抗干扰性，或者是程序标定点的改变解决了问题，针对该问题我咨询过倍加福的技术人员，他们没有给予明确答复。希望各位工控高手答疑解惑，谢谢！

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2015-06-24 10:43:26

以下是引用zc自动化在2015-05-27 16:26:09的发言 >2楼：这个问题有点难重新选个测量仪器啊，超声波是有点烦人
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超声波传感器干扰：超声波传感器信号串扰？输出不稳定？一招轻松破解！

关键词：P+F,倍加福,超声波传感

摘要：当我们需要检测一个宽范围的区域时，往往将几个超声波传感器阵列并排安装，来轻松实现这一目的。您知道吗？此时，同步功能的使用显得尤为重要，它能帮助您解决各种应用中相邻传感器之间的信号串扰或输出不稳定等烦恼。

在工业应用中，超声波传感器通过换能器发射与接收到声波的时间差，结合介质声速信息，来评估被测目标物距离，以及判断物体有无。其能精确可靠检测各种材料目标物，不受恶劣环境限制，可解决各种棘手问题，已被广泛应用于各个行业。
当我们需要检测一个宽范围的区域时，往往将几个超声波传感器阵列并排安装，来轻松实现这一目的。您知道吗？此时，同步功能的使用显得尤为重要，它能帮助您解决各种应用中相邻传感器之间的信号串扰或输出不稳定等烦恼。
L2系列低温超声波传感器
应用于高空登高车的区域监控
高空作业平台的安全工作
在登高车应用中，超声波传感器可以有效地保护人员安全及设备的正常工作，我们推荐使用外形紧凑设计的VariKont L2系列，安装在高空作业平台上的超声波传感器，监测工作平台下面、机械臂下面以及车辆周围的区域，确保不会与其他机器，建筑或物体发生碰撞。每辆登高车需安装多个L2系列超声波传感器。
VariKont L2系列超声波传感器外形紧凑，5面传感
适用于安装在作业平台上
假如超声波传感器检测到警示区域附近有物体，那么机器就要减慢速度；意识到可能发生严重碰撞事故时，机器必须完全停止运动。
然而，有时，操作者可能发现这样的问题：在没有障碍物时，传感器指示灯会有异常的闪烁；或者在一个传感器感应到障碍物时，邻近的超声波传感器也会有误动作，这是为什么呢？
同步线的正确使用方式！
我们知道超声波波束呈放射性的锥面，因此，当有多个传感器相邻或者对立安装时，需要考虑到相互干扰的问题。
为了避免同频干扰，可选择工作频率相差较大的传感器相邻安装，甚至面对面安装时，因为两者声波频率区别，不足以引起对方换能器内部共振电路工作的，所以可以避免干扰问题。就像合唱团，分为低中高音三个部，低音部和高音部一起唱的时候，我们可以明显区分出来。
传感器相邻安装过近，可能产生同频干扰
在此登高车的区域监控的应用中，传感器之间的间距较小，并且传感器工作频率相同，我们要怎么避免相互干扰呢？其实很简单，我们只要传感器的同步功能，就可以轻松解决这个问题！
同步模式下的传感器，处于一个顺序工作的状态，如同，合唱团，要么轮声独唱，要么同声齐唱，或者分批齐唱，在这种状态下，每个传感器就不会对彼此产生影响，而共同协作，完成和谐的完美演出。
开启同步模式的3种方法
如今，倍加福推出的超声波传感器，大多都带有同步功能，通过简单同步线连接和参数选择，即可实现。
内部同步，软件直接选择对应的同步模式，简单短接传感器的同步功能线即可开始工作。
外部同步，控制器通过IO节点有序发送触发脉冲（高电平：传感器待机，低电平：正常工作），分别对各超声波传感器控制，更可灵活实现针对应用的复杂功能。
1.内部同步：共模模式
类似同声齐唱，各传感器处于同发同收的状态，只要这一列传感器前方出现被测物则都能被检测到，响应时间最快。
2.内部同步：多重模式
类似轮声独唱，各传感器轮流工作，只有当一个轮询周期轮到时，传感器才会有输出，其能精确确定障碍物相对具体传感器的具体位置。
3.外部同步
类似分批齐唱，通过外部控制器有序发送触发脉冲，对各个传感器，在保证安全间距的情况下，实现传感器单独或分批控制，糅合共模/多重同步模式各自优势，灵活实现复杂应用下多传感器的快速响应及目标物位置定位。
例如该登高车应用，如果采用外部控制，可以将6个传感器按1-3-5和2-4-6的顺序分两组同步，两组错开工作，相对于按1-2-3-4-5-6顺序工作相比，可以大大缩短响应时间。
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关于倍加福
倍加福–工业 4.0 的驱动者及创新者
70 多年来，倍加福一直是工业传感器技术和过程控制防爆领域的先驱。作为技术领先者，倍加福一贯秉承公司的传统，开发独特的全面化产品系列，助力传统工厂自动化行业的各类应用，推进工业 4.0 时代下新型应用场景和方案的探索。工业通信是倍加福关注的重点之一。倍加福凭借全面的支持 IO-link 接口的产品和具备通讯功能的Sensorik4. 0?技术，实现数据从现场设备到控制系统和云端的无缝连接。
工业物联网（IIoT）也正在向过程行业扩展，作为以太网联盟的成员，倍加福正在全力推动以太网在该行 业的应用。倍加福品牌 ecom 的移动计算和通信解决方案进一步简化了应用中的数字化转换，全网络化生产系统正逐步成为现实。
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超声波传感器干扰：超声波传感器如何处理噪音和干扰

超声波传感器如何处理噪音和干扰？
由超声波传感器接收的频率处的任何声学噪声，可能干扰传感器的输出。这包括高音调噪音，例如由哨子，安全阀，压缩空气或气动装置点击产生的声音。如果将两个相同频率的超声波传感器放在一起，就会产生声学串扰。另一种类型的噪声，电噪声并非超声波传感器所独有。使用超声波特性来测量物体。波长很短，衍射现象很小，特别是方向性好，可以成为射线和定向传播。液体、固体的超声波渗透很大，特别是在阳光不透明的固体中，可以穿透数十米的深度。
当超声波撞击杂质或界面时，它将产生显着的反射以形成回波的反射，当其撞击移动物体时可产生多普勒效应。基于超声波特性的传感器被称为“超声波传感器”，广泛用于工业、防御、生物医学。然而，由于压电材料的居里点通常很高，特别是用于诊断的超声探头使用小的超声功率，工作温度相对较低，并且它可以长时间工作。医用超声探头相对较热并且需要单独的制冷设备。灵敏度主要取决于晶圆本身的制造。机电耦合系数大，灵敏度高；相反，灵敏度很低。
原因：当前的超声波传感器频率相对固定；超声波传感器可以发射、来接收和分析人耳无法检测到的声音。在超声波传感器的检测中，可以用来实现超声波测距、超声波测试等功能，可用于探测潜艇残骸、的敌方潜艇和显示金属内部伤害。这些可以应用于工业、农业、轻工业和医疗技术，并与生活密切相关；超声波传感器驱动电压很高，通常在100Vp-p和1500Vp-p之间。许多低压设备都需要脉冲变压器升压，但会带来一些复杂的问题。如果有3~5V低压驱动(功率更大)传感器更好。

超声波传感器干扰：防干扰超声波传感器

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）
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权利要求说明书
说明书
幅图

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54
）发明名称

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防干扰超声波传感器

（
57
）摘要

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一种防干扰超声波传感器及防干扰外
套管，防干扰外套管套在超声波传感器的外
侧，而且外套管中段内侧为与超声波传感器
外侧面动配合相吻合的形状，外套管中段内
侧面与超声波传感器外侧面相互平行并且留
有间隔，外套管前段呈喇叭状，在外套管的
后半部分设有与超声波传感器连接的接口。
具有上述外套管结构的超声波物位计能够满
足在容器上的接管较长时的使用要求。同时
这种外套管结构简单，制作容易，安装方
便，其结构与超声波传感器结合紧凑，整个