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Thema: Messen von Schalldruck

  1. #1
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    Messen von Schalldruck

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    Hallo Forum !

    Ich habe zum Verstehen der Thematik Ultraschall eine kleine Messtrecke bestehend aus Ultraschallsensor (400ST) und -Empfänger (400SR) aufgebaut. Ich steuerte den Sender mit 10Vrms bei 40kHz an (nachgemessen mit Oszilloskop). In 30cm Entfernung positionierte ich den Empfänger und habe mittels Oszilloskop die Spannung und detektierte Frequenz gemessen. Frequenz konnte sehr genau mit 40kHz bestimmt werden, nur bei der Spannung blieben einige Fragen offen.

    Ich habe eine Spannung von 220 mV (Amplitudenspitze) = 156 mVrms gemessen.

    Laut Datenblatt sollte der Sender bei dieser Ansteuerung in dieser Entfernung einen Druck von 200µBar erzeugen (Lp =120 dB). Berechne ich den Druck am Empfänger mit Amplitudenspitze oder Effektivwert, erhalte ich:

    p(Vs=220 mv) = 391,5 µBar
    p(Vrms=156 mV) = 277,6 µBar

    Der Empfänger hat eine Sensibilität von -65 dB, was 562 µV/µBar entspricht. (Ls = 20 dB * lg(S/S0) mit S0 = 1 µV/µBar)

    Hat jemand vielleicht eine Idee, oder kann erkennen wo eventuell ein Fehler in meiner Messung liegen kann, bzw. kann vielleicht eine Erklärung geben. Messungenauigkeiten treten immer auf, aber selbst wenn ich mich beim Abstand um 1cm vermessen haben sollte, dürfte die Abweichung nicht so groß sein.

    Vielen Dank schon mal,
    Gruss Matthias

  2. #2
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Ich kann mit schon vorstellen, daß die Kapseln in ihren Daten ein bisschen streuen. Wenn Du nur genau zwei Kapseln hast kannst Du das nicht überprüfen. Sonst wäre die Messung der Streueng ein guter Weg, der Sache näherzukommen.

    Häufig tritt das Problem von Interferenzen auf, speziell wenn flach über dem Boden gemessen wird. Durch Variation des Abstandes einer Fläche parallel zur Meßrichtung kan man den Effekt sichtbar machen.

    Weitere Interferenzen mit längeren Laufzeitunterschieden kann man durch Impulsmessungen ausschließen.

    Manfred

  3. #3
    Neuer Benutzer
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    Hallo Manfred !
    Danke für die Antwort. Die Sensoren hatte ich auf Stativen mit einer Höhe von ca. 1.20m montiert. Ich könnte mit nur Interferenzen durch stehende Wellen (es wurde mit Sinussignal angesteuert) und reflektierte Wellen von den Raumwänden vorstellen. Gut die Streuung der konstruktiven Parameter des Senders können natürlich einen erheblichen Einfluss haben. Hast Du vielleicht anhand Deiner Erfahrungen ein Gefühl, wie groß die Streuung bei derartigen Sensoren sein kann?

    Ich haben da noch eine weitere Frag, vielleicht kann jemand diese Beantworten: Gibt es US-Sensoren, die einen Schalldruck von mehr als 130dB schaffen?

    Gruss Matthias

  4. #4
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    Ich haben da noch eine weitere Frag, vielleicht kann jemand diese Beantworten: Gibt es US-Sensoren, die einen Schalldruck von mehr als 130dB schaffen?
    Das kommt sicher auf die Spannung an. Ich wollte mal die Grenzen austesten bei der der Sendewandler bei 40kHz auseinanderfällt, aber ich hatte die 40kHz aber nur bis zu einer Amplitude von 50V (100Vss) zur Verfügung. Die hat er überlebt.
    Es kann sein das das Exemplar dann etwas mehr in seinen Werten gestreut hat.

    Ich weiß noch, dass für Experimente mit Phased Arrays passende Wandler ausgesucht wurden, aber an die Daten für die Streuung kann ich mich jetzt nicht erinnern.

    Wie ist die Messung denn sonst durchgeführt? Hast Du auch mal die Freuqenz variiert? Es kann sicher auch sein, dass die Frequenzgänge der beiden Exemplare nicht exakt gleich sind. In jedem Fall solltest Du für ausführliche Messungen noch ein paar Exemplare besorgen.
    Manfred

  5. #5
    Gast
    nun, beim US ist eine grosse abhängigkeit von der temperatur zu beachten. auch andere einflüsse könnten deine messung beeinflussen.

    natürlich gibt es stärkere US-sender mit denen du leicht 130dB bekommst, es gibt welche mit denen kannst du schweissen.

    (schreib doch einen Namen drunter, das ist besser für eine Diskussion, Manf)

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    ich mache Versuche zur Wellenlängenmessung und Interferenzen von US in Luft. Dabei treten im Raum oft z.Teil stark ausgeprägte Minima/ Maxima auf. Du kannst das mit der skizzierten Anordnung bei dir gut nachprüfen, indem du einfach die Empfangskapsel vom Sender weg/ auf den Sender zu schiebst (Einige Zentimeter da Wellenlänge 8..9mm). Die Amplitude wird vermutlich schwanken. dann möglicherweise deutlich schwanken. Auch Reflektionen können die Mikroamplitude beachtlich beinflussen.

    Zur Dämpfung dieser Störungen sind Decken u.ä. hinter Mikro und Sender geeignet.

    Gruß, Harald

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