德國(guó)圖爾克TURCK超聲波傳感器 RU40U-M18M-UP8X2-H1151工作原理

德國(guó)圖爾克TURCK超聲波傳感器通過(guò)非接觸無(wú)磨損的超聲波檢測(cè)大目標(biāo)物體。物體是否透明、是否為金屬或非金屬，液體、固體或是粉狀均不會(huì)影響它的工作。我們的超聲波傳感器有多種不同設(shè)計(jì)、檢測(cè)范圍、聲波角、輸出類(lèi)型供用戶(hù)選擇。其中大部分都具有溫度補(bǔ)償、噪音抑制和連接電纜（用于自動(dòng)同步）。 

超聲波傳感器

直反式傳感器

Order number: 1610008超聲波傳感器光滑檢測(cè)面

密封的圓柱形外殼 M18

通過(guò)M12 x 1接插件連接

溫度補(bǔ)償

盲區(qū)：2.5 cm

有效距離：40 cm

分辨率：0.5 mm

聲波錐錐角：±15°

1 × 開(kāi)關(guān)量輸出，PNP

可示教設(shè)置

常開(kāi)/常閉可編程

德國(guó)圖爾克TURCK超聲波傳感器是利用超聲波特性實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的設(shè)備，其工作原理基于超聲波的發(fā)射、傳播和反射特性，通過(guò)測(cè)量聲波往返時(shí)間或相位變化來(lái)判斷目標(biāo)物體的存在、距離或位置。以下是其核心工作原理及關(guān)鍵細(xì)節(jié)：

一、基本工作原理

1. 超聲波的發(fā)射與接收

發(fā)射端：傳感器內(nèi)部的壓電換能器（通常為陶瓷材料）在電信號(hào)激勵(lì)下產(chǎn)生高頻振動(dòng)（頻率一般為 20kHz~200kHz，超出人耳聽(tīng)覺(jué)范圍），從而發(fā)射超聲波脈沖。

接收端：同一或獨(dú)立的壓電換能器用于檢測(cè)反射回來(lái)的超聲波信號(hào)。當(dāng)聲波遇到目標(biāo)物體時(shí)，部分能量會(huì)被反射回傳感器。

2. 時(shí)間差測(cè)距法（脈沖回波法）

測(cè)量原理：傳感器發(fā)射超聲波脈沖后，開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)接收到反射回波時(shí)，停止計(jì)時(shí)。根據(jù)聲波在空氣中的傳播速度（約 340m/s，受溫度影響），通過(guò)以下公式計(jì)算目標(biāo)距離：距離傳播速度時(shí)間差

（除以 2 是因?yàn)槁暡ㄐ柰祩鞲衅髋c目標(biāo)之間）。

TURCK超聲波傳感器關(guān)鍵參數(shù)：

盲區(qū)：靠近傳感器的區(qū)域因發(fā)射脈沖余震可能無(wú)法檢測(cè)（需確保目標(biāo)在盲區(qū)外）。

檢測(cè)范圍：取決于傳感器功率，圖爾克產(chǎn)品通常覆蓋幾厘米至數(shù)米（如 UB 系列可達(dá) 8 米）。

3. 多普勒效應(yīng)（可選模式）

部分型號(hào)（如用于檢測(cè)移動(dòng)物體的傳感器）利用多普勒效應(yīng)：當(dāng)目標(biāo)物體移動(dòng)時(shí)，反射聲波的頻率會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)頻率偏移量判斷物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度。

二、核心技術(shù)特點(diǎn)（圖爾克產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)）

抗干擾設(shè)計(jì)

采用寬波束或窄波束聚焦技術(shù)，減少環(huán)境光、粉塵等干擾（如通過(guò)聲吶罩優(yōu)化聲波傳播方向）。

支持多傳感器同步工作，避免相鄰傳感器的聲波相互干擾（通過(guò)編碼脈沖或不同頻率實(shí)現(xiàn)）。

溫度補(bǔ)償機(jī)制

聲波傳播速度受溫度影響（如 0℃時(shí)約 331m/s，20℃時(shí)約 343m/s），圖爾克傳感器內(nèi)置溫度傳感器，自動(dòng)修正計(jì)算結(jié)果，提升測(cè)量精度（誤差可控制在 ±1% 以?xún)?nèi)）。

多種檢測(cè)模式

TURCK超聲波傳感器標(biāo)準(zhǔn)模式：檢測(cè)固定距離的物體（如液位、高度測(cè)量）。

限定模式：檢測(cè)物體是否在預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)（如傳送帶物體到位檢測(cè)）。

透明物體檢測(cè)：針對(duì)玻璃、塑料等透明材料，通過(guò)調(diào)整回波強(qiáng)度閾值實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)自動(dòng)化

生產(chǎn)線(xiàn)工件計(jì)數(shù)、定位與分揀（如檢測(cè)傳送帶上的零件是否到位）。

液位 / 料位監(jiān)測(cè)（如儲(chǔ)罐內(nèi)液體或固體物料的高度測(cè)量）。

物流與倉(cāng)儲(chǔ)

叉車(chē)托盤(pán)檢測(cè)、貨架庫(kù)存高度監(jiān)測(cè)（非接觸式測(cè)量避免磨損）。

智能交通

停車(chē)場(chǎng)車(chē)位檢測(cè)（通過(guò)測(cè)量地面反射判斷車(chē)位是否占用）。

特殊環(huán)境

粉塵、煙霧或黑暗環(huán)境中的檢測(cè)（如煤礦、糧倉(cāng)，聲波不受可見(jiàn)光影響）。

四、選型與安裝注意事項(xiàng)

選型關(guān)鍵參數(shù)

檢測(cè)距離：根據(jù)目標(biāo)范圍選擇對(duì)應(yīng)量程的型號(hào)（如 UB200-30GM60-E5-V1 檢測(cè)范圍 0.1~2m）。

波束角度：寬波束（如 15°）適合大范圍檢測(cè)，窄波束（如 3°）適合精準(zhǔn)定位。

輸出類(lèi)型：PNP/NPN 開(kāi)關(guān)量、模擬量（4-20mA/0-10V）或 IO-Link 通信接口。

TURCK超聲波傳感器安裝要點(diǎn)

避免傳感器正前方有強(qiáng)反射面（如金屬板）或吸收聲波的材料（如泡沫）。

多傳感器并排安裝時(shí)，需保持足夠間距（通常≥2 倍檢測(cè)距離），防止串?dāng)_。

高溫環(huán)境（如 > 80℃）需搭配冷卻裝置，或選擇耐高溫型號(hào)（如圖爾克 UST 系列）。

五、與其他傳感器的對(duì)比

類(lèi)型優(yōu)勢(shì)局限性

超聲波傳感器 非接觸檢測(cè)、抗光干擾、成本適中 不適用于真空環(huán)境，受風(fēng)速影響 

光電傳感器 精度高、響應(yīng)快 受顏色、透明度影響大 

毫米波雷達(dá) 穿透性強(qiáng)、適合復(fù)雜環(huán)境 成本高、體積較大 

通過(guò)以上原理和設(shè)計(jì)，圖爾克超聲波傳感器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高可靠性的非接觸式檢測(cè)，尤其適合對(duì)環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)景。實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合具體工況選擇型號(hào)，并優(yōu)化安裝位置以確保性能。