3 Vergleich der Abstandssensoren - Elektro Essig

3.1.3 Messdatenauswertung
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3 Vergleich der Abstandssensoren
Aus den aufgenommenen Messkurven werden die beiden Steigungen mi einfach aus 2 Punkten
(„Anfang, Ende“) berechnet:
2. Echo 1. Echo
m 2 = 11,458 µs / mm m 1 = 5,913 µs / mm
Die Steigungen mi entsprechen den Quotienten aus Zeitverschiebung und Abstandsänderung:
t
m �
x
�
(3.4)
�
Dies entspricht nach Gleichung (2.3) der Schallgeschwindigkeit in Luft von
x
m
c �
t m s
�
� � �
3
2 � 2 2 10 �
� 339
� 59 , �
m
s
Zur �-Entfernungsmessung wird die Zeitverschiebung �t des (Minimums des) Echos bestimmt
und anhand dieser das �x berechnet. Es ergibt sich
2. Echo 1. Echo
�x = 1/m 2 * �t 2
= 8,7275*10 -2 mm/ µs * �t 2
�x = 1/m 1 * �t 1
= 16,91*10 -2 mm/ µs * �t 1
Zur Betrachtung des Streubandes der beiden Echos wird die von Microsoft Excel implementierte
STFEHLERYX-Funktion herangezogen. Man erhält
2. Echo im Intervall [15mm, 21mm] 1. Echo im Intervall [24mm, 26mm]
�x STFEHLERYX = 21,65 µm �x STFEHLERYX = 61,34 µm
Es zeigt sich also, daß es für die Abstandsmessung mit US-Wandlern vorteilhaft ist, die Zeitverschiebung
von Echos höherer Ordnung heranzuziehen.
Zur Überprüfung der Reproduzierbarkeit und zur Abschätzung des Einflusses der Abtastzeit wird
nun noch eine Vergleichsmessung mit Abtastzeit 33ns herangezogen. Bei dieser Messung wird
allerdings nicht das Hüllkurvensignal ausgewertet, sondern das vollständige HF-Signal. Es
zeigt sich, daß die Auswertung dieses Signals doch wesentlich genauer ist.