28.08 Ультразвуковые дальномеры

hs-sr04-001Примеров использования свойств ультразвуковых импульсов отражаться от препятствий и анализироваться головным мозгом в природе более чем достаточно. Ультразвуковые сонары имеют дельфины и летучие мыши, а так же другие виды животных и даже насекомых. Ухо человека не способно непосредственно воспринимать эти импульсы, но человек может генерировать их и анализировать при помощи различных приборов и устройств. Так, характерным примером использования человеком свойств ультразвука является аппарат УЗИ, эхолот и ультразвуковые дальномеры. Все эти приборы основаны на анализе отправленного и отраженного импульсов звука высокой и сверхвысокой частоты. Например, в аппаратах УЗИ применяют ультразвуковые колебания с частотой около 2 МГц, а в эхолотах и дальномерах частота колебания звука составляет всего несколько десятков килогерц.

Ультразвуковые дальномеры появились раньше лазерных, но применяются до сих пор, так как имеют невысокую стоимость, результаты их измерений не зависят от оптической прозрачности среды и с их помощью можно быстро произвести оценочные замеры, которые необходимы для предварительных расчетов строительных материалов, труб, кабелей и т.п.

1288890889_dalnometr-bПо аналогии с лазерными ультразвуковые дальномеры снабжены встроенными программами вычисления площадей и объемов помещений, с их помощью можно производить специфические замеры, например, уровень воды в колодце или скважине, высоту линий электропередач и некоторые другие. При этом важно понимать, что ультразвук не может дать высокой точности замеров. Минимально гарантированная погрешность на замерах до 10 метров составляет 5 мм, а свыше 10 метров может достигать сантиметра. Ограничена и предельная дальность замеров, которая не может превышать в воздушной среде 100 м. Реально пределы гарантированной работы ультразвуковых дальномеров лежат в районе 23-25 м.

Принцип действия ультразвукового дальномера основан на вычислении расстояния до препятствия по разнице во времени между отправленным и принятым ультразвуковым импульсом. Плюсом ультразвука по сравнению с лазерным импульсом является значительно большее время следования отраженного звукового сигнала по сравнению со световым. Соответственно, для вычисления расстояния и регистрации времени прихода импульсов ультразвука можно применять не столь быстродействующие процессоры как для лазерных приборов. Что, несомненно, сказывается в лучшую сторону на цене. Хорошим наглядным примером использования свойств ультразвука в качестве радара ближнего радиуса действия являются современные парктроники для автомобилей, которые при очень невысокой цене весьма точно показывают расстояния до препятствия.

i_073