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超音波式変位センサとは |
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測定原理
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超音波式変位センサは、センサヘッドから超音波を発信し、対象物で反射してくる超音波を再度センサヘッドで受信し、この音波の発信から受信までの時間を計測することで距離を測定しています。 |
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検出距離をL、発信から受信までの時間をT、音速をCとすると、検出距離はL＝1/2×T×Cの計算式で求めることができます。（Tは往復の時間ですので、l/2をかけています。）
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信号処理の流れ |
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温度センサの役割
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キーエンスの超音波式変位センサは、温度補償用の温度センサを装備しています。これは、空気中を伝わる音の速さが気温によって変化するためです。
下図のように検出距離が一定であっても、温度が変化すると音速が変わるため、送受信時間Tが変化し誤差を生じます。
これを防ぐために、温度センサの温度データを利用して補正をかけています。 |
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空気中の音速
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空気中の音速は、気温0℃の時に331.45m/sになります。また、各気温での音速は以下の計算式で求めることができます。 |
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音速 気温0℃の音速 現在の気温
C＝331.45m/s＋0.607m/s×x℃
気温が1℃上昇する毎に音速は0.607m/sずつ速くなります。 |
上手な使い方
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液面レベル測定
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超音波式変位センサは、液面測定の用途で広く使用されています。ところが、液面の波立ちが大き過ぎたり、泡立ったり、液面上の周囲物体を誤検出したり、うまく測定できないケースがあります。
このような場合は、下記のようにセンサヘッドにパイプを設置してください。
パイプ内の液面レベルを測定することにより、液面の波立ちを抑え、泡の侵入を防ぐことができます。 |
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セッティング方法 |
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酸・アルカリ・有機溶剤環境下での測定
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| 超音波式変位センサは、液面レベル計として使用される場合が多いのですが、酸・アルカリ・有機溶剤の環境下で使用すると、センサヘッドが破損する恐れがあります。このような場合は、以下に紹介する対策をご検討ください。 |
対策1 密封タンクの場合
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センサヘッドを不感領域内の長さの筒で囲い、筒の後方からエアを流します。
筒の後方を密閉しておけば、エアの圧力差で揮発性ガスの侵入を防止できます。 |
対策2 開放タンクの場合
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センサヘッド前面をエアパージし、揮発性ガスを横方向に飛ばすことで、センサヘッドの劣化を防止します。 |
対策3 エアパージができない場合
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タンク内に露出したセンサヘッドの表面に、耐薬品グリースを塗付することで保護します。
※耐薬品グリースについては別途お問い合わせください。 |
2台のセンサを並べて使用する場合
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| 超音波変位センサを2台並列で使用しますと相互干渉を起こす場合があります。このような場合は、以下の対策を行なってください。 |
[キーエンス製 UD-500シリーズの場合]
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UD-500は、タイミング入力をONさせると超音波の発振が停止します。
この機能を使用し、下図のようにON、OFF信号をUD-500のタイミング端子に入力してください。
2台のセンサを交互発振させることができますので、相互干渉を防止することができます。 |
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タイムチャート
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| ※応答速度MID及びLO時のタイミング入力周期は下記の様にしてください。 |
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[キーエンス製 UD-300シリーズの場合]
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| UD-300シリーズは、センサヘッドの黒線を切ることで超音波の発振が停止します。従って、2台のセンサの黒線を交互にON、OFFすれば相互干渉を防止することができます。 |
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タイムチャート
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