Kompakte Multitalente

Ultraschallsensoren

Die Kontrolle industrieller Produktionsprozesse erfordert spezialisierte Sensoren. Das Ultraschall-Messverfahren bietet dafür besonders viele unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten.

28. Mai 2014

Der Einsatz von Sensoren ist in der Industrie heute unverzichtbar für eine durchgängige Prozess- und Qualitätskontrolle. Speziell Ultraschallsensoren ermöglichen dabei oft Einsätze, bei denen andere Sensortypen an ihre Leistungsgrenzen stoßen.

So erfassen sie auf engstem Raum berührungslos und auch unter extremen Umweltbedingungen nahezu jedes feste, flüssige, pulverförmige oder transparente Material unabhängig von dessen Farbe und Form. Im Vergleich zu optischen Sensoren eignen sich Ultraschallsensoren dabei deutlich besser für Einsätze in Gegenwart von Dämpfen oder Stäuben.

Auch dünne Ablagerungen auf der Sensormembran beeinträchtigen die Sensorfunktion nicht. Seine natürliche Leistungsgrenze erreicht das Ultraschallprinzip lediglich bei konstant hohen Umgebungstemperaturen oder bei Objekttemperaturen von mehr als 85 Grad Celsius.

Entsprechend vielfältig sind die Einsatzmöglichkeiten der Ultraschalltechnologie in Medizin, Logistik, Industrie, Forschung, Vermessung oder Navigation. In der Fertigungsautomatisierung sind Ultraschallsensoren seit gut drei Jahrzehnten im Einsatz.

Flexibles Messprinzip

Ultraschallsensoren nutzen als Messsonde Schallwellen mit einer Frequenz im Bereich von 16 Kilohertz bis 1 Gigahertz. Je nach Anwendungsfall messen Sie dabei entweder die Laufzeit des Echos eines Schallimpulses oder sie erfassen im sogenannten Schrankenbetrieb die Dämpfung des Schallpegels durch das zu messende Objekt.

Die Laufzeitmessung ermöglicht dabei die Erfassung von Abständen der Objekte. Entscheidend für einen solchen Einsatz als Näherungsschalter oder Abstandssensoren sind deshalb die Reflexionseigenschaften der Objektoberfläche. So ermöglichen glatte Oberflächen Abstandsmessungen über Distanzen von mehreren Metern, wenn die Oberfläche der abzutastenden Objekte möglichst senkrecht zum Sensor ausgerichtet ist.

Aber auch wenn die Oberflächenrauigkeit deutlich größer ist als die Wellenlänge des verwendeten Ultraschalls, liefert das Verfahren aufgrund der diffusen Reflexion ein ausreichend starkes Echosignal. In diesem Fall müssen die Oberflächen der Objekte zudem nicht exakt auf den Sensor ausgerichtet werden. Ultraschallsensoren erlauben damit zum Beispiel Füllstandsmessungen auf Schüttgutkegeln aus grobkörnigem Material wie Späne oder Kies.

Beim Einsatz im Schrankenbetrieb ermöglichen Ultraschallsensoren zudem einen Rückschluss auf die Dicke oder den Werkstoff des Objekts. Dabei sind Sender und Empfänger einander gegenüberliegend positioniert. Typische Anwendungsgebiete sind zum Beispiel die Kontrolle von Doppelbögen in Druckmaschinen oder die Detektion von Etiketten in der Verpackungsindustrie.

Das wichtigste Auswahlkriterium für einen Ultraschallsensor ist sein Messbereich. Die kleinste zuverlässige Tastweite wird durch die Blindzone eines Sensors bestimmt, innerhalb derer sich keine Objekte oder Störreflektoren befinden dürfen. Die Betriebstastweite gibt an, bis zu welcher Entfernung der Ultraschallsensor messen kann. Je nach Sensortyp sind auf diese Weise Reichweiten von 20 Millimeter bis zu acht Meter möglich.

Ultraschallsensoren eignen sich damit für eine Vielzahl unterschiedlichster Einsatzgebiete, vom Zählen kleiner Objekte über die Füllstandsmessung in kleinen Gefäßen oder die Positionierung von Wafern und Leiterplatten in der Elektronikindustrie bis zur Bahnkantenregelung von transparenten Folien.

Optimal eignen sich Ultraschallsensoren zudem für Anwendungen wie das Erkennen von Glasscheiben, die Drahtbruchüberwachung, die Fadenrisskontrolle in der Textilindustrie, die Durchmessererfassung an kleinen Coils oder die Volumenstromsteuerung bei Schüttgütern.

Sensoren für jeden Zweck

Ein führender Spezialist für Ultraschallsensorik ist die Microsonic GmbH mit Sitz in Dortmund. Das umfangreiche Portfolio mit einer Vielzahl von Ausführungen, Leistungsbereichen, Bauformen und Größen ermöglicht die optimale Wahl des passenden Sensors für nahezu jede Applikation. Zu den Spezialitäten des Unternehmens gehören zum Beispiel Ultraschall-Doppelbogenkontrollen, die gänzlich ohne Kalibrierung auskommen, Etikettensensoren, die auch kritische Etiketten und Spleiße bei hohen Transportgeschwindigkeiten erkennen können oder Ultraschall-Näherungsschalter mit extrem kurzen Schaltfrequenzen.

Auf einen Blick

- Die Microsonic GmbH mit Sitz in Dortmund ist ein führender Hersteller von Ultraschallsensoren für eine Vielzahl von Einsätzen in der

Automatisierungstechnik.

- Das umfangreiche Portfolio des 1990 gegründeten Unternehmens mit heute 75 Mitarbeitern bietet passende Lösungen für die unterschiedlichsten

Anwendungen.

Erschienen in Ausgabe: 04/2014