矿用挖掘机上超声波传感器的误差分析探究.pdfVIP

总第163期 机械管理开发 酬163 2016年第ll期 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT No．11．2016 矿用挖掘机上超声波传感器的误差分析 马生鹏 (太原重工股份有限公司， 山西太原030024) 摘要：介绍了超声波传感器测距的原理以及环境对测量准确度的影响，分析了矿用挖掘机上用于集中润滑系 统中测量液位的传感器误差产生的原因。指出设计时对超声波传感器的选型，要重视环境、盲区等因素对测量精 度的影响，提高测量准确度，使仪器达到设计指标，满足工况的实际需要。 关键词：矿用挖掘机超声波传感器液位误差分析 文献标识码：A 中图分类号：TD422．2；TP212．9 文章编号：1003-773×(2016)”一0036-02 引言 以其较长和较宽的检测范围，帮助解决了许多实际 矿用挖掘机广泛使用在大型露天矿的岩土剥 应用中的难题。超声波尤其适合检测有良好声波反 离、矿石开采上，主要为矿用汽车、半连续开采等设 射特性的物体：如固体、液体和小颗粒物质等。 备输送的物料进行装载作业，是重要的采矿设备之 2超声波液位传感器工作原理及组成 一。集中润滑系统是矿用挖掘机上重要的组成部分， 超声波传感器以优异的性能广泛地应用在恶 它通过系统程序控制，可以做到远距离、定量、定时 劣、复杂的工业环境中，可以用来检测一些具有表面 的将润滑脂通过管道输送到转动部件、滚动轴承和 反射特性的材料或者需要精确测量的场合。通常有 开式齿轮等多个润滑点进行自动润滑，减轻了人工 很多种测量液位的方法，但是与其他液位测量的方 手动润滑的工作量，节约了保养时间，从而提高了设 法相比较，使用超声波传感器测量液位具有以下优 备的生产效率。但润滑油箱的液位检测是经过维护 点：可以做到简便的实时测量，系统响应时间短、不 人员利用传统的液位计目测油位来实现，造成费时、 存在滞后现象；测量获得的数据精度高；安装方便、 效率低，而且设备的自动化程度低。为此，在矿用挖 灵活，整体尺寸小，便于狭小空间内布置。性能可靠、 掘机功能的优化过程中，采用了超声波传感器测量 稳定，尤其对液体(介质)的化学、物理性质的适应能 液位。通过与电气控制系统的配合，实现了液位检测 力极强大，可以实现非接触式测量[3]。 功能的自动化。 2．1超声波传感器测量液位的原理 1超声波的特性 超声波传感器测量液位的基本原理：超声波 超声波是一种人耳朵听不见的机械波，其频率 脉冲信号由发射传感器(超声探头)发出，信号在液 范围为几十千赫兹到几十兆赫兹。超声波是在电压 体中传播遇到液体与空气的界面后被反射，接受传 的激励下由换能晶片发生振动产生，其波长短、频率 感器接收到被反射的超声波回波信号后，控制系统 高。超声波射线能够和光线一样，具有反射能力和方 就可以得到从发射到接收的一个时间。根据其传播 向性强，其频率越高，方向性越强。超声波在频率一 的速度和传播的时间计算出传播距离，从而得出液 定时，在气体中传播时由于能量被吸收衰减的很大， 位高度。原理图见图1。 但是在固体和液体中衰减较小。振动频率越高其传 播的能量比普通的声波越强，因此在固体和液体中 传播具有很强的穿透能力，所以在固体和液体中应 用较广㈣。超声波能在普通传感器不能胜任的工作 图