Hyperschall Präzisionsmessung

Dejonng · Anmeldungsdatum: 15.09.2016 Beiträge: 1

Hallo in die Runde,

wer kann mir sagen, ob mit Hyperschallwandlern eine Entfernungsmessung von 1m mit 0.001mm Genauigkeit möglich ist? Es geht mir einzig und allein um die Entfernung zwischen Wandler und Objekt.

Jede Info wäre sehr nett !

Dejonng

Nescio · Anmeldungsdatum: 05.12.2015 Beiträge: 279

Hallo,

es gibt bei der Entfernungsmessung mittels Ultraschall zwei wesentliche Fehlerquellen, einmal die Genauigkeit der Zeitmessung selbst (Dauer zwischen Sendung und Empfang der Reflexion des Signals) und die Genauigkeit mit der die Schallgeschwindigkeit in Luft bekannt ist.
Zur Schallgeschwindigkeit findet man z.B. hier eine Näherungsformel in Äbhängigkeit von der Temperatur:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Schallgeschwindigkeit_im_realen_Gas_.2F_Ph.C3.A4nomene_in_der_Luftatmosph.C3.A4re
Temperaturschwankungen von ca. 1°C sind selbst in geschlossenen windstillen Räumen vorhanden, wie man leicht erkennt, wenn man mal mit einem entsprechend empfindlichen Thermometer gearbeitet hat.

Daraus ergibt sich für die Schallgeschwindigkeit ein absoluter Fehler von 0,6m/s oder ein relativer Fehler von 0,18%.
Übertragen auf eine Entfernungsmessung von 1m ergibt sich daraus ein Fehler von 0,0018m=1,8mm. Dazu kommt noch der besagte Fehler aus der Zeitmessung, welcher je nach verwendeter Ausrüstung größer oder kleiner ausfallen kann. Damit dürfte eine Entfernungsmessung mit 0,001mm Genauigkeit unter normalen Umgebungsbedingungen unmöglich sein. Um eine so hohe Genauigkeit zu erreichen, müsste man in einer Laborumgebung eine Atmosphäre schaffen, dessen Temperatur räumlich und zeitlich auf 0,001°C konstant ist.