Дослідження сенсорних систем в умовах змін температур The Main Directions of Application of Sensor Systems in Internet of Things Systems

Анотація

Сенсорні системи розглядаються як такі, що можуть входити до складу інтегрованих об’єднань, з метою оптимізації та модернізації охоронних функцій. Такий підхід знаходить свою застосування у сучасних смарт – системах. Розглянуто напрямок, що входить до технології «Інтернет речей» з метою аналізу  роботи сенсорних систем в умовах екстремального використання, а саме властивості і особливості роботи вбудованих систем керування на їх основі, з метою визначення основних проблем функціонування та особливостей роботи сенсорів у вбудованих системах. Розглянуто основні концепції, що визначають положення технології  «інтернету речей», її склад та структуру. Визначено основні різновиди датчиків, їх характерні особливості, що впливають на можливість їх застосування у різноманітних системах, що формують смарт – системи, а саме ультразвукові датчики, принцип дії яких заснований на реєстрації зміни ультразвукового поля, викликаного появою досліджуваного об’єкта або небезпеки. Вони характеризуються високою чутливістю та високим рівнем хибних спрацювань,  сенсори на основі інтерференції звукових коливань, що забезпечує дуже високу   чутливість при високій економічності, оскільки хвиля від випромінювача до приймача проходить через приміщення найкоротшим шляхом, а отже має найменше загасання, проте в реальних умовах ця система практично непрацездатна із-за надзвичайно високої вірогідності помилкових спрацьовувань, ультразвукові детектори наближення, що забезпечують досить високий рівень надійності системи, їх характерні структурні моделі. Визначено основні різновиди типів сповіщувачів, основними характеристиками яких є діапазон робочих відстаней, діапазон робочих частот, струм споживання, напруга живлення, час реакції сенсора, наявність або відсутність температурної компенсації, діапазон робочих температур. В статті розглянуто основні співвідношення для сенсорів, що застосовуються в смарт – системах при  проектуванні та створенні об’єктів на їх основі, а саме точність вимірювання ультразвукових сенсорів та довжини звукової хвилі, та експериментально  оцінено залежність швидкості звуку від температури повітря. З’ясовано, що швидкість поширення звукових хвиль знижується зі зниженням температури повітря. У разі, коли розмір перешкод і неоднорідностей в середовищі помітно перевищує довжину хвилі звуку, поширення звуку відбувається за законами геометричної акустики. Якщо ж перешкоди можна порівняти з довжиною хвилі, істотну роль починає грати дифракція хвиль, з якою пов'язано і розсіювання звуку. Дані явища слід враховувати при виборі датчиків особливо для виявлення дрібних об'єктів і нерівностей.