Hallo Hans,
grundsätzlich, zur Anwendung von Ultraschallsensoren, gibt es Zusammenhänge von Frequenz, Schalleistung/Wirkungsgrad und dem "Klingeln", also das Nachschwingen auf der Resonanzfrequenz.
Viele Entfernungsmessungsverfahren arbeiten nach dem Hüllkurvenverfahren. Damit ist die zeitlicheZuordnung zwischen Sende-, und Empfangssignal schwierig. Vertut sich der Hüllkurvendemodulator, gibt es Abweichungen mit einem Vielfachen einer Periode. Also bei 1MHz Transducern wären das 1, 2, n µs. Das ist auch rausrechenbar. Die billigen 40kHz Transducer beispielsweise brauchen etwa 8 Sendeimpulse, damit das Sendesignal ordentlich beim Empfanger ankommt. Der Empfangstransducer sieht dann 60-70 Schwingungen, die aussehen, wie ein gestrecktes Spermium. Die Hüllkurvenmessung erfolgt am Kopf des Spermiums für etwa 10 Perioden. Bei diesen 40kHz ist der Periodenversatz bei Fehlmessungen 25µs. Fragt sich, womit sich besser umgehen läßt...
Wählst Du Transducer, die weniger nachklingeln (kleiner Resonanz-Güte), brauchen diese mehr Sendeleistung und mehr Empfangsverstärkung. Transducer gleicher Resonanzgüte aber mit höherer Frequenz haben auf jeden fall geringere zeitliche Abweichungen.
Im Laufzeitdifferenzverfahren überlagert die Strömungsfrequenz die Schallgeschwindigkeit von 1500m/s. Strömt das Wasser mit 1 m/s, mißt Du in Hin/Rückrichtung 1499m/s und 1501m/s, also eine Diff von 2m/s, also mußt Du auf 1 Promille genau messen. Für einen Meter benötigt der Schall 1/1500 s = 6,7ms. Die auf 1 Promille aufgelöst = 6,7µs. Die max Auflösung des Arduino mit 62,5ns ist 9,3 mal besser. Das letzte Bit kippt immer, daher bleiben 4,7. Das könnte gerade so gehen. Allerdings, wenn Deine Meßstrecke 10cm und Deine Meßuntergrenze 10cm/s sein sollen, braucht Du die 100-fache Speed beim messen. Und mit dem Arduino? Selbst bei guter low level Programmierung übersteigts die physikalischen Möglichkeiten.
Die Signalerzeugung habe ich Dir im anderen Thread beschrieben. Die Auswertung,... puhh. Das Schnellste was der ATmega328p kann, funktioniert über den Input-Capture. Aber schneller als 1,25µs-Pulse messen habe ich noch nicht geschafft. Und da ist das Jitter schon so groß, wie der Impuls selbst. Vlt gehts mit einem STM32 Prozessor besser (Maple Mini). Der läuft mit 72MHz Takt, glaube ich. Und der läuft auch unter der Arduino IDE.
Wenn Du magst, halte mich auf dem Laufenden. Es interessiert mich.
Viele Grüße, Rainer
Zitieren
Lesezeichen