3 Vergleich der Abstandssensoren - Elektro Essig

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Messanordnung zur Entfernungsmessung mit Ultraschallwandlern Power Amplifier Function TX OUT IN OUT Generator Trigger Out Filter 23 3 Vergleich der Abstandssensoren Differential CH 1 CH 2 zum PC IN Amplifier OUT Spectrum Analyzer Diodenschutzschaltung RF-Input Ext. Trigger Oszilloskop Einhüllende Out
3.1.2 Messprinzip 24 3 Vergleich der Abstandssensoren Zur Abstandsmessung mit Ultraschall finden magnetostriktive sowie piezoelektrische US- Wandler Anwendung. Bei magnetostriktiven US-Wandlern werden Ultraschallwellen bis 60kHz erzeugt, wohingegen mit piezoelektrischen Wandlern Frequenzen bis zu mehreren MHz erzeugt werden können. Bei den piezoelektrischen Wandlern wird überwiegend der Bereich zwischen 20kHz und 10MHz ausgenutzt. Die Messungen mit US-Wandlern können nach [5] ganz analog zu Radarmessungen sowohl auf einer Puls-, als auch auf einer CW (Continuous Wave) – Technik basieren. Ebenso können mit US-Wandlern nach [1] auch FMCW-Abstandsmessungen durchgeführt werden Da die Abstandsmessung mittels US-Wandler hier auf dem Puls-Echo- Verfahren beruht und somit eine Laufzeitmessung darstellt, ist zu berücksichtigen, daß die Schallgeschwindigkeit von Temperatur und Ausbreitungsmedium abhängt. Bei Zimmertemperatur beträgt die Schallgeschwindigkeit in Luft 344 m/s. Mit Gleichung c� � � f (3.1) ergibt sich somit für 400kHz-Ultraschallwellen eine Wellenlänge in Luft von 0,86 mm. Piezoelektrische US- Wandler haben nach [2] folgenden Aufbau: Piezoelektrisches Material zur akust. An- Plättchen passung Ringförmige Halterung Beim Senden wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt (piezoelektrischer Effekt). Dabei breitet sich die mechanische Schwingung in Form von Ultraschallwellen im Aus- breitungsmedium aus. Beim Empfangen wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt (reziproker piezoelektrischer Effekt).
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