OT Ultraschall Anemometer

[catweazlex]

Könnte man das so betrachten ?
Bei fixierten Sensoren messen wir alles was bei einer Abstandsmessung als Ströungsgröeße auftauchen würde. Wenn wir Hygro , Temp &Baro erst einmal vernachlässigen, bleibt als "Störfaktor" noch die bewegte Luft zwischen den Sensoren i.e. der Wind.

[catweazlex]

@ VCO/PLL HARRY
haben wir beim Windmesser bewegte Objekte?- (ausgenommen Fliegen..o.Ä)
Genauigkeit des Verfahrens kann ich noch nicht abschätzen, dazu habe ich zu wenig Infos gefunden. Ich versuche gerade die "TwoTone method" zu verstehen. (MFCW /TFCW).
Wichtig erscheint mir die Betrachtung weg von der Frequenz(Doppler) zu Phase zu verlagern ( Frequenzachse / Zeitachse)
MFC (Multiple frequency continous wave) erreicht theor. +- 0.05mm
die Wellenlänge lambda40kHz ca 86mm = Faktor 1720
Auflösung der Phase 360/1720
Muss man halt mal die Windgeschwindigkeit max/min im Verhältnis zu Schallgeschwindikeit setzen bekommt man eine Abschätzung der Grenzwerte / Genauigkeit.
..wer ist ein Mathegenie ?

[catweazlex]

Was haltet ihr von Dehnungsmessstreifen?

Klingt genial einfach ! Könnte man mal probieren.
Tischtennisball auf 2 gekreuzte Dehnungsmesstreifen kleben und mit Fön anblasen. Empfindlichkeit ?
Wie eicht man sowas ?

[sigo]

Wie eicht man sowas ?

z.B. mit einem Anemometer?
Oder mit einem Auto bei Windstille...

Ja, dachte auch an Tischtennisball, evtl. sollte es aber auch größer sein, damit das Verhältnis Kugel zu Stab größer wird und man den Einfluss des Stabes erstmal vernachlässigen kann.

Nachteil:
Der Luftwiderstand wächst ja bekanntlich mit v²





[/quote]

[el_net_fun]

Und wie wurdest du Eigenschwingungen eliminieren?
Der Kugel hat ja auch ein Gewicht.....

[sigo]

Eigenschwingungen sind sicher das Problem. Ich würde Tiefpässe nehmen (cpu).

@catwezlex:

bin auch öfter mal gesegelt. z.B. hier: www.seebummler.de
Du denkst nicht zufällig ans Wasser statt an die Luft?

Ich denke da nur an diese lästigen Blockaden der Logge.. (Propellerchen) durch Angelschnur..
..wäre ein dankbares Thema.. auch kommerziell?
So könnte man gleich 2D loggen und auch die Drift erfassen..

Falls Luft, würde ich mir mal die Sensoren in modernen Autostoßstangen (ggf. + Elektronik) anschauen. Die müssen im Winter auch ne Menge aushalten..(Salz, usw..) Gibts eigentlich noch die guten alten Schrottplätze???

[catweazlex]

@sigo
deine 2d LOGGE is im "Ideen-Topf" vorgemerkt ..der füllt sich langsam.
Könnte man auc den 2d WIndmesser fürs Wasser umbauen..

Mein Böötchen is schon eine halbe Elektronikwerkstatt
Ist bisher aber groß genug und hat noch ein bißchen Platz.
->see Profil
Was man da so alles Messen und regeln kann !

Transducer Interface :
Sender ansteuern mit Rechteck oder mehr Sinus wegen Verzerrung ?
Gibts irgendwo genaue Daten dazu ?

Sender / Empfänger innerhalb einer Wellenlänge montiert ca 70mm und dann Phasenverschiebung messen, wäre das eine Idee ? ( digitale PLL)

[H.A.R.R.Y.]

Zur Ansteuerung des Senders: die üblichen Kapseln lassen sich mit 40kHz Rechteck bequem ansteuern, am Empfänger kam bisher immer was sinusförmiges an. Ohne Klirrfaktormessung oder Spektralanalyse kann ich es halt nur mit dem Auge auf dem Oszi begutachten...

Wegen der "bewegten Objekte" (s.o.): das war mehr als Kommentar zum angegebenen Link gedacht. Ausser der Luft (und ein paar verirrten Insekten) bewegt sich wohl nix im Windmeter.

Ich könnte mir vorstellen, daß die Empfindlichkeit der Anordnung steigt, je größer der Abstand zwischen Sender und Empfänger ist, der vom Medium durchströmt wird. Also könnte man den Schall unter einem bestimmten Winkel durch das Rohr schicken, er wird an den Wänden mehrfach reflektiert und trifft dann erst auf den Empfänger. Dadurch wurde der Schall auf einer deutlich längeren Strecke dem Effekt unterworfen. Bei jeder zweiten Messung wird die Schallrichtung umgekehrt. Oder hattet ihr das schon?

Die handelsüblichen 40kHz-Kapseln lassen sich in der Funktion problemlos vertauschen. Hat bei mir weder den Kapseln noch der Signalqualität geschadet.

"Staudruck" käme übrigens auch noch in Frage - bloß wo ist mein Link schon wieder? Im Prinzip läuft es auf eine Differenzdruckmessung hinaus: der statische Luftdruck im unbewegten Medium wird gegen den Druck im Staurohr gemessen. Mit zunehmender Geschwindigkeit steigt der Differenzdruck an - quadratisch war's wohl.

einer Wellenlänge montiert ca 70mm

Bei wieviel Hertz??? Schall läuft mit etwa 344m/s @ 20°C, bei 40kHz macht das dann 8.6mm!

[catweazlex]

@Harry
Also könnte man den Schall unter einem bestimmten Winkel durch das Rohr schicken,...
..den Wind auch durchs Rohr ?

..Empfindlichkeit erhöhen : stimmt dein Vorschlag auch bei der Betrachtung
nur einer Periode ?

Bei wieviel Hertz??? Schall läuft mit etwa 344m/s @ 20°C, bei 40kHz macht das dann 8.6mm!
Schon richtig.....scharf nachdenk
wenn wir uns nur auf die Phasenverschiebung durch den Windeinfluß verlegen, dann darf die Periode (Schallgeschwindigkeit+Luftgeschwindigkeit) NICHT kleiner als Sensorabstand werden, sonst gibts Mehrdeutigkeiten / Mess-Sprünge)

wieviel Grad Phasenverschiebung erwarten wir bei einem Messbereich von 1km/h - 140km/h wenn fSensor 40kHz

welcher Wirkwinkel des Windes auf die Mess-Strecke bei 3 Sensoren(2D) ist minimal zu erwarten ?

[stochri]

Hallo catweazlex,
sind die beiden PDF's von Dir gemacht ?

Zum Prinzip 2, der Radarhöhenmesser:

Es gibt Radar Füllstandsensoren sowie neuerdings Radarsensoren für Automobile, die fast genau nach dem von Dir beschriebenen Prinzip arbeiten.
Es wird ein Chirp Signal ( Signal mit gleichförmig ansteigender Frequenz )gesendet und wieder empfangen. Das Empfangssignal wird direkt mit dem Sendesignal gemischt ( multipliziert ). Im Mischprodukt entstehen tieffrequente Schwebungsfrequenzen ( die Differenz der Sendedfrequenz und der Empfangsfrequenz ). Das Mischprodukt wird einer FFT unterzogen, aus den Peaks lassen sich die Reflexionen an den unterschiedlichen Objekten sowie derren Geschwindigkeit ermitteln.
Das Verfahren hat zweierlei technische Vorteile:

1. ist das Mischprodukt niederfrequent und kann mit handelsüblichen AD-Wandlern digitalisiert werden

2. findet sich das schwache Empfangsignal im niederfrequenten Teil des Mischproduktes, damit läst sich der Verstärker relativ einfach halten und das Übersprechen des um 10er Potenzen stärkere Sendesignal läst sich durch eine vorgelagerte Tiefpassfilterung sehr einfach unterdrücken.

Beim Einsatz von gewöhnlichen US-Wandlern mit stark ausgeprägtem Resonanzverhalten sehe ich das Problem, dass sich kein gleichmässiges Chirp-Signal erzeugen läßt. Vielleicht köntne man es mal mit Lautsprecher und Mikrophon im hörbaren Bereich versuchen.

Gruss,
stochri