Geschwindigkeitsmessung in Luft-Rohrleitung Dopplereffekt
Ich suche eine Möglichkeit die Geschwindigkeit einer Luftströmung in einem Rohr (Lüftungsrohr) einfach und dennoch genau zu messen.
Der Dopplereffekt scheint mir geeignet zu sein, aber ich vielleicht sehe ich das zu blauäugig.
Die Frequenzverschiebung beim Dopplereffekt ergibt sich zu
f'=f*(1-v/c)
wobei
c Schallgeschwindigekit ca. 300 m/s, Dichte- & Temperaturabhängigkeit etc. mal beiseite gelassen
v Geschwindigkeit des Sensors oder Senders bzw. des Mediums (Luft)
ist v = 1 m/s ergibt sich eine Frequenzverschiebung von
f' = f*(1 - 1/300) = 0.996*f
D.h. die Frequenzänderung liegt im Promillebereich.
Den Messaufbau stelle ich mir so vor:
Ein uC sendet per Lautsprecher z.B. const. 100 Hz aus und empfängt per Mikrophon das Signal.
100 Hz entsprechen einer Periodendauer von 10 ms. Will ich diese mit 0.1 Promille auflösen, so benötige ich demnach eine Messauflösung von 10ms/1000/10 = 1us. Da mein uC mit ca. 8 Mhz laufen wird, könnte man die geforderte Genauigkeit bereits problemlos ohne Mittelwertbildung erreichen - stimmt das oder unterliege ich einem Denkfehler ?
Mit Hilfe von Mittelung könnte ich die Genauigkeit problemlos um Faktor 10 verbessern (bei 1sec Abtastrate).
Dann stellt sich noch die Frage welche Geschwindigkeit man misst. Ich würde erwarten, dass man eher indirekt das gesamte Geschwindigkeitsfeld misst und nicht nur punktuell, da die Schwallwellen das Rohr ganz ausfüllen (inkl. Reflektionen & Direktschall).
Rückt man Sender und Empfänger aber nahe aneinander, so müsste der "Direktschall" auf einer gedachten geraden Verbindungslinie überwiegen - nur der Windschatten des Lautsprechers wird sich stärker auswirken.
Wie wirkt sich der "Windschatten" des Lautsprecher aus ?
Ist überhaupt zu erwarten, dass ein brauchbar schöner Sinus am Mikrophon ankommt (Reflektionen <=> Phasenverschiebungen) ?
Hat damit schon jemand Erfahrungen gemacht ?
