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Oszilloskop: Signale zuordnen/ablesen
 
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Phi_l



Anmeldungsdatum: 21.07.2020
Beiträge: 36

Beitrag Phi_l Verfasst am: 21. Jul 2020 18:49    Titel: Oszilloskop: Signale zuordnen/ablesen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich bin mir nicht sicher, ob mein Ansatz stimmt.
leider kann ich kein Bild hochladen, daher werde ich versuchen es so bildlich wie möglich zu erklären.
Bei der Aufgabe soll man die Risstiefe eines Probekörpers bestimmen. Hierzu ist das zugehörige Oszilloskopbild gegeben.
Es sind 4 Signale gegeben. Das 1. Signal ist 4div hoch, während die anderen nur 2div hoch sind.
Zudem sind auch die Abstände unterschiedlich.
Das 1. Signal hat einen Abstand von 4div zum 2. Signal. Das 2. Signal hat nur einen Abstand von 2div zum 3..
Und das 3. Signal hat einen Abstand von 4div zum 4. Signal.


Meine Ideen:
Nun muss ich als 1. die Signale zuordnen.
Also das 1. Signal ist der Sendeimpuls.
das zweite müsste ja dann die Oberkante vom Riss sein, somit dann das 3. Signal
die Unterkante vom Riss. 4. Signal -> Boden.

Wäre es so korrekt?

Danke im Voraus.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 21. Jul 2020 19:32    Titel: Antworten mit Zitat

Willkommen im Physikerboard!

Du hast zwar die Signale (sind es Impulse?) einigermaßen gut beschrieben. Aber es ist unklar, wie sie entstehen. Wie sieht dieser Probekörper aus? Was soll Oberkante, Unterkante und Boden bedeuten? Was ist das für ein Sendeimpuls? Wie wird er erzeugt, was bewirkt er? Und wie kommen die anderen drei Signale zustande? Gibt es da einen Sensor? Wie sieht der aus? Was misst er? Wie ist das Oszi eingestellt (Zeitablenkung, Spannungsbereich)?

Ein Bild lässt sich recht einfach einfügen: erst der Button „Datei auswählen“, dann der Button „Attachment hinzufügen“. Aber die anderen Fragen müssen vorher geklärt werden.

Viele Grüße
Steffen
Phi_l



Anmeldungsdatum: 21.07.2020
Beiträge: 36

Beitrag Phi_l Verfasst am: 21. Jul 2020 21:44    Titel: Antworten mit Zitat

Danke!

Ich glaube jetzt ist es etwas verständlicher mit dem Bild (Danke für den Tipp).
Also die Signale werden vom Ultraschallkopf gesendet.
Und am Riss würde sich das Signal ja aufteilen.
Ein Teil würde weiter laufen bis es am Boden des Aluminiumblocks aufkommt und von dort wieder zurücklaufen.
Das würde bedeuten, dass ein Teil des Signals am Riss einmal von der Oberkante und einmal von der Unterkante zurückreflektiert wird.
Demnach wäre das 2. Signal die Oberkante des Risses, das 3. Signal die Unterkante des Risses und das 4. Signal braucht ja am längsten und ist daher das Signal, das vom Boden des Blocks zurückreflektiert wird.
Habe ich vielleicht einen Denkfehler, oder passt das so?

VG
Phil


Zuletzt bearbeitet von Phi_l am 22. Jul 2020 14:30, insgesamt einmal bearbeitet
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 21. Jul 2020 22:06    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, jetzt verstehe ich es, und Deine Überlegungen sind völlig korrekt. Nun könnte man über die zeitlichen Abstände und die gegebenen Geschwindigkeiten die Breite und Position des Risses bestimmen.
Phi_l



Anmeldungsdatum: 21.07.2020
Beiträge: 36

Beitrag Phi_l Verfasst am: 21. Jul 2020 23:13    Titel: Antworten mit Zitat

Ich bin aber gerade durcheinander gekommen das 1. Signal ist ja der Sendepuls und ist ungebrochen, daher am stärksten mit 4div. Der Sendepuls wird dann am Riss gebrochen, aber ich hätte gedacht, dass das 3. Signal stärker gebrochen wird als das 2..
Denn: das 3. Signal wird ja zusätzlich an der Oberkante vom Riss gebrochen, oder?


Ich habe auch versucht die Breite und Position des Risses zu bestimmen und habe dazu die folgende Formel verwendet:
d = c*t /2

Der Riss liegt 0,156m von der Oberfläche des Blocks entfernt.
Die Rechnung dazu:
3div* 20µs = 60*10^-6 s
d= (5200m/s * 60*10^-6s) /2= 0,156m

Die Breite des Risses beträgt 0,03m.
2div* 20µs= 40µs = 40*10^-6s
d= 1500m/s *40*10^-6s / 2= 0,03m

Für die Bestimmung der Länge des Blocks:
9div*20µs = 180µs= 180*10^-6 s
d= 5200m/s * 180*10^-6s / 2= 0,468m
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 22. Jul 2020 10:12    Titel: Antworten mit Zitat

Das gezeichnete Signal ist für Lehrzwecke stark vereinfacht. Die Signale sind eher qualitativ gemeint, in Wirklichkeit werden sie natürlich immer mehr gedämpft. Auch kommen einige zusätzliche Mehrfachreflexionen dazu. Und so schöne Dreiecke sind es auch nicht.

Mit der ersten Rechnung bin ich einverstanden, bei der zweiten zähle ich 1,4 statt 2 Kästchen zwischen den Pulsen, und bei der dritten 7 statt 9 für den Abstand zwischen Sendeimpuls und dem letzten empfangenen Signal. Hier allerdings darfst Du nicht die 5200m/s ansetzen, da ist ja Wasser dazwischen! Also müsstest Du auch hier wie beim Teil 2 den Abstand der beiden letzten Signale berechnen, die Strecke bestimmen und dann alles addieren.
Phi_l



Anmeldungsdatum: 21.07.2020
Beiträge: 36

Beitrag Phi_l Verfasst am: 22. Jul 2020 14:47    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe da was verwechselt, Danke.
Ich dachte, da ein Teil des Signals nicht gebrochen wird und bis zum Boden gelangt, könnte ich die Differenz zwischen dem Sendepuls und dem 4. Signal bestimmen und so die Länge des Blocks berechnen.
Wenn ich aber die Längen berechne und summiere (wie du es gesagt hast) kommt was anderes raus.
Daher gehe ich davon aus, dass ich nicht die Länge direkt durch die Differenz des 1. und 4. Signals bestimmen kann.
Ich verstehe aber nicht, wieso es nicht geht, wenn doch ein Teil des Signals nicht gebrochen wird.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 22. Jul 2020 14:56    Titel: Antworten mit Zitat

Wie gesagt, es gelangt zwar ein Impulsanteil auf den Boden und wird dort reflektiert (was Du mit "gebrochen" meinst, ist mir nicht ganz klar). Aber da dieser Impuls auf seinem Weg die Geschwindigkeit ändert, kannst Du eben nicht einfach die Zeit, bis das Echo kommt, mit einer festen Geschwindigkeit multiplizieren.
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