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Entfernungsmessung mit Ultraschall
 
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Dannyx



Anmeldungsdatum: 29.12.2016
Beiträge: 1

Beitrag Dannyx Verfasst am: 29. Dez 2016 12:48    Titel: Entfernungsmessung mit Ultraschall Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Meine Frage bezieht sich auf den Versuch der "Entfernungsmessung mit Ultraschall".
Der Aufbau besteht aus einem Sender der neben einem Emfänger liegt und dazwischen ist ein kleiner Abstand vorhanden. Desweiteren ist ein Metermaß vorhanden, dass zur Längenbestimmung "s" dient und ein Oszilloskop das sowohl an Sender als auch Empfänger angeschlossen ist. Darüberhinaus befindes sich nach einer bestimmten Länge "s" ein Reflektor, welcher die Wellenpakete des Senders and den Empfänger sendet. Diese Wellenpakte sind auf einer Diagonalen Bahn damit der Empfänger die Pakete des Senders Erhählt.
Mit welcher Messunsicherheit muss man rechnen, wenn die Strecke "x",vom Reflektor, zwischen Sender und Empfänger bei der Entfernungsberechnung von s vernachlässigt wird?

Meine Ideen:
Pythagoras ist mein einziger Ansatz.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 30. Dez 2016 02:48    Titel: Re: Entfernungsmessung mit Ultraschall Antworten mit Zitat

Dannyx hat Folgendes geschrieben:
Mit welcher Messunsicherheit muss man rechnen,
Du gibst nicht an, in welchem Medium die Entfernung gemessen werden soll. Vermutlich Luft?

Dieselbe Entfernung unter Wasser würde sicher ein anderes Ergebnis zeigen.

Und auch die Luft ist im Sinne des Ultraschalls kein einheitliches Medium. Die Schallgeschwindigkeit ist abhängig von Temperatur und Wassergehalt der Luft auf dem Weg. Ob sich die Windrichtung auf dem Weg hin und zurück rausrechnet, müsste auch untersucht werden.

Wenn du Messungen im Umkreis eines Hochofens und dann im Tiefkühllager durchführst, hast du zwei Extremwerte, die etwas über die Größenordnung der Meßfehler aussagen.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 30. Dez 2016 03:41    Titel: Re: Entfernungsmessung mit Ultraschall Antworten mit Zitat

Hallo,

Dannyx hat Folgendes geschrieben:

Mit welcher Messunsicherheit muss man rechnen, wenn die Strecke "x",vom Reflektor, zwischen Sender und Empfänger bei der Entfernungsberechnung von s vernachlässigt wird?

Schwer zu sagen, da die Fehlereinflüsse nicht genauer spezifiziert sind.

Normalerweise sendest Du sinusförmige Wellenzüge mit mehreren Schwingungen aus und berechnest über eine Kreuzkorrelationsfunktion die zeitliche Verschiebung von Sende- und Empfangssignal. Prinzipiell kannst Du mit dieser Auswertungsmethode bis nah an die Cramer-Rao-Grenze herankommen. Das ist die Grenze, die durch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, die Signallänge und Abtastfrequenz definiert wird.
Bei halbwegs vernünftigem SNR kannst Du hier typischerweise auf einen Bruchteil einer Wellenlänge kommen, z. B. .

In der Praxis (insbesondere beim Luftultraschall) kämpfst Du dann eher damit, dass Dein reflektiertes Signal nicht ganz so aussieht wie das ausgesendete Signal. Das liegt im wesentlichen daran, dass Du nicht von einem Punkt reflektierst, sondern von einer Oberfläche. Die Oberfläche wird dann einerseits nicht mit exakt dem gleichen Signal beschallt. Zum anderen haben verschiedene Punkte der Oberfläche verschiedene Entfernungen zum Wandler*. D. h. das empfangene Signal setzt sich aus Reflexionen zusammen, die von verschiedenen Entfernungen stammen. Je nach Reflektor wirst Du also froh sein, wenn Du auf eine maximale Messunsicherheit von ein bis zwei Wellenlängen** kommst.



Viele Grüße
Michael



* Auch der Wandler besteht aus verschiedenen Punkten, deren Signale sich überlagern.
** Du kannst Dich dann beim Kreuzkorrelationssignal nicht entscheiden, welcher Peak der "Hauptpeak" ist, der die Entfernung anzeigt.
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