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Plexiglas Ultraschall Frequenz
 
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annafragt



Anmeldungsdatum: 28.01.2021
Beiträge: 174

Beitrag annafragt Verfasst am: 21. Mai 2021 21:46    Titel: Plexiglas Ultraschall Frequenz Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
Wir haben Ultraschall durch einen 7mm und einen 10mm Plexiglasblock geschickt mit unterschiedlichen Winkeln. Dazu habe ich einige Fragen.
1. wenn Winkel größer ist ja die Frequenzverschiebung größer und die fliessgeschwindigkeit kleiner laut den gemessenen Werten, aber wieso?
Ich kann mir irgendwie vorstellen, dass durch den größeren Winkel quasi näher Flüssigkeitsteilchen getroffen werden, die mehr reflektieren sodass es zu einer stärkeren stauchung der Wellen kommt. Aber wieso dann die kleinere Geschwindigkeit wenn f zu v proportional ist (vgl Dopplergleichung)

v= 1/2 * delta f/f0 * cflüssigkeit/cos (alpha D)
2. Wieso nehmen Frequenzverschiebung und Fliessgeschwindigkeit der Flüssigkeitspartikel bei zunehmender Dickd/Durchmesser des Plexiglasblockes ab?
Über eine Antwort wäre ich sehr dankbar und wünsche einen schönen Abend

Meine Ideen:
Schönes Wochenende
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 4172

Beitrag Myon Verfasst am: 22. Mai 2021 11:23    Titel: Antworten mit Zitat

Da steht etwas von Plexiglasblock, unterschiedlichen Winkeln und Fliessgeschwindigkeit. Wo fliesst die Flüssigkeit, welche Winkel sind gemeint? Gibt es eine Abbildung?
annafragt



Anmeldungsdatum: 28.01.2021
Beiträge: 174

Beitrag annafragt Verfasst am: 22. Mai 2021 11:53    Titel: Antworten mit Zitat

Myon hat Folgendes geschrieben:
Da steht etwas von Plexiglasblock, unterschiedlichen Winkeln und Fliessgeschwindigkeit. Wo fliesst die Flüssigkeit, welche Winkel sind gemeint? Gibt es eine Abbildung?


Vielen Dank, ich hoffe meine Unklarheiten werden durch die folgenden Abbildungen klarer.
Das ist mein Protokoll zum Sachverhalt.



D927EB34-B7E7-45FA-9D65-12D23C509B27.jpeg
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B1A5CDF8-FD92-4E01-B1C7-BFA66412AED7.jpeg
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4B1033A2-5464-4B32-89EB-E2C153546AF2.jpeg
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annafragt



Anmeldungsdatum: 28.01.2021
Beiträge: 174

Beitrag annafragt Verfasst am: 22. Mai 2021 11:54    Titel: Antworten mit Zitat

Diese Abbildung könnte evtl. auch hilfreich sein


ED59EBBF-4C3F-4C67-86C0-83132E2AFB46.jpeg
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3620A2D0-52F1-40D3-A473-E226751DC9DC.jpeg
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Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 4172

Beitrag Myon Verfasst am: 22. Mai 2021 12:49    Titel: Re: Plexiglas Ultraschall Frequenz Antworten mit Zitat

annafragt hat Folgendes geschrieben:
1. wenn Winkel größer ist ja die Frequenzverschiebung größer und die fliessgeschwindigkeit kleiner laut den gemessenen Werten, aber wieso?
Ich kann mir irgendwie vorstellen, dass durch den größeren Winkel quasi näher Flüssigkeitsteilchen getroffen werden, die mehr reflektieren sodass es zu einer stärkeren stauchung der Wellen kommt. Aber wieso dann die kleinere Geschwindigkeit wenn f zu v proportional ist (vgl Dopplergleichung)

Ich kann mir die Zusammenhänge momentan nur so erklären: wenn die Strömungsgeschwindigkeit überall im Rohr gleich wäre, so müsste ja die aus der Frequenzverschiebung berechnete Fliessgeschwindigkeit bei jedem Winkel gleich sein. In einem Rohr mit runder Querschnittsfläche bildet sich aber ein parabolisches Strömungsprofil aus. Im Mittelpunkt der Querschnittsfläche ist die Stromungsgeschwindigkeit maximal, am Rand geht sie gegen 0. Bei grösserem Winkel alpha (bedeutet kleinerer Winkel alpha_D) dringt der Ultraschall weniger tief ins Rohr ein und wird v.a. an langsameren Flüssigkeitsteilchen am Rohrrand reflektiert. Umgekehrt werden bei kleinerem Winkel alpha Flüssigkeitsteilchen tiefer im Innern des Rohrs erreicht, die sich schneller bewegen.

Zitat:
2. Wieso nehmen Frequenzverschiebung und Fliessgeschwindigkeit der Flüssigkeitspartikel bei zunehmender Dickd/Durchmesser des Plexiglasblockes ab?
Über eine Antwort wäre ich sehr dankbar und wünsche einen schönen Abend

Das liegt wohl schlicht daran, dass bei einer konstanten Pumpleistung, d.h. etwa konstantem Volumenstrom (bei dünnerem Rohr ist der Volumenstrom aufgrund der Reibungsverluste wahrscheinlich etwas geringer), die Fliessgeschwindigkeit bei grösserem Rohrquerschnitt im Mittel langsamer ist.
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