OT Ultraschall Anemometer

[catweazlex]

@Manf : ist das Oszillogramm Realtime 2-Kanal oder montiert ? Ich kann da die Schall-Laufzeit nicht rauslesen.

Das Problem scheint mir darin zu liegen, wie man am Empfänger entscheiden kann, wann und welche Signale angekommen sind.
Das Resonanzverhalten ist ja sehr schön zu sehen. Wo detektiert man die Ankunft ?

Hat jemand ein Oszillogramm in Phasenansicht RX/TX übereinander ?
mit oder ohne Modulation ?

[Manf]

Das Oszillogramm ist Realtime.
Die 1ms sind schon ablesbar, beide Wandler schwingen eben erst ein, sie halbe Amplitude wird damit erst nach 1,3-1,4ms erreicht.
Man sieht beim Sender das Nachgeben der Signalquelle, erst dann geht etwas raus, bei 1ms ist praktisch noch nichts da.
Das führt zu einer Totzeit, die leicht rechnerisch eliminiert werden kann.

Andere Probleme sind die geringe Steigung, die eine Präzise Messung sehr erschwert und die Sinusform einen einfachen Komparator zwischen der Erkennung aufeinander folgender Wellen springen läßt. Dieser Effekt ist hier beschrieben.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...?p=23402#23402
Manfred

Bild hier  

[sigo]

Bei dem diesem Modell sind Störungen kaum zu erwarten und der Sensorabstand recht klein.
Größe : 142x160mm. Sensorabstand ca 100mm.
Bild hier  
Wäre doch ein Anhaltspunkt zum Aufbau?

Die US-Wandler strahlen 45° nach oben auf die Mitte der Platte.
Warum?

[Manf]

Sie stehen dann der bewegten Luft die sie messen nicht so sehr im Weg und verwirbeln sie nicht ganz so stark.
Manfred

[catweazlex]

im Vergleich mit einem ähnlichen Gerät scheint hier die obere Platte als Reflektor der US-Strecke zu dienen. Vielleicht wird auch mit einem Sender jeweils 3 Empfänger versorgt.

Könnte das damit auch die Funktion eines Phasenarrays haben ?

...gübel grübel und studier....

[Manf]

Ein Phased Array wird hier glaube ich nicht benötigt. Punkt zu Punkt wird die Verzögerung benötigt. Am besten sendet man dazu jeweils nur mit einem Sender.

Man könnte nacheinander von jedem zu jedem Senden um mehr Daten zu gewinnen.

Man kann aber auch mit unterschiedlichen Frequenzen messen um die Eindeutigkeit der Phaseninformation zu gewährleisten. Mit den Frequenzen hat man wohl ausreichende Flexibilität.
Manfred

[catweazlex]

Hier ein Aufbau eines SODARS

Das SODAR-System ist ein akustisch arbeitendes Messverfahren, welches alle interessanten windspezifischen Größen automatisch und kontinuierlich erfasst. Drei generierte Schallimpulse werden nacheinander unter definiertem Winkel in drei Raumrichtungen ausgesendet. Das an Inhomogenitäten aus der Atmosphäre zurückgestreute Signal wird auf Dopplerverschiebung analysiert. Diese zeitaufgelöste Verschiebung ist ein Maß für die Windgeschwindigkeit aus einer definierten Messhöhe und beinhaltet die Messgrößen zur Errechnung der Windrichtung.

[catweazlex]

Für eine Abschätzung möchte ich die anfallenden Daten und Voraussetzungen zusammenstellen (ca. Werte )

Frequenz US 44kHz Periode 23us
Schallgeschw 340m/s Wellenlänge 8,6mm
Windgeschw. 0.1-60m/s i.e. Messdynamik 1:600
zu erwartende Frequenzverschiebung / Doppler bei 60m/s +-18% i.e. 53kHz-36Khz

Wenn mir hier keinRechenfehler unterlaufen ist dann ergibt sich die Frage ob der US-Sensor diese Frequenzen noch detektiert.
Bei einem ABstand TX/RX von ca.20mm müsste das Schallfeld stark genug sein um eventuelle Störungen zu überdecken.

Gibt es irgendwo Transducer mit genauen Datenblättern / Diagrammen?

[catweazlex]

Etwas einfacher als die Modulation mit Sägezahn / Dreieck ist FSK (frequenz-shift-keying) wobei nach einigen Perioden die Frequenz umgeschaltet wird. Beim Empfänger kann dieser Moment als Referenz zum Start/Stop der Messung benutzt werden.

Phasenmessung : bei der zu erwartenden Frequenzverschiebung ist eine Phasenmessung alleine zur Ermittlung der Windgeschwindigleit nicht anwendbar. Also bleibt nur Frequenzmessung evt. in Verbindung mit Phasenmessung.

Störungen wie durch Sidelobes / Reflexionen usw sind durch den Aufbau IMHO zu vernachlässigen und wohl kein Problem.

Praxis Versuch :
Impulspakete mit 100 Perioden a 25us, danach 100 Perioden a 20us aussenden. (10%) Sowohl der Übergang von 25 auf 20 als auch eine statistische Auswertung sollte eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit ergeben. Können auch Mehrfachpakete sein.
Während der Messung wird der a Wind in Betrag und Richtung als konstant angenommen.

Comments anyone ?

[catweazlex]

Hier ein Link zu Hexamite mit ausführlichen Daten / Diagrammen /Schaltungen. www.hexamite.com

HE2220TR für Windmessung arbeitet mit 220kHz.
HE 255 mit 25kHz

welche Frequenz wäre vorzuziehen und warum ?