Guten Tag, werte Bastlerfreunde,
Im Moment sind ja viele Seen in Deutschland zugefroren.
Um nun herauszufinden wie dick die Eisdecke ist, und ob man folglich
drauf kann oder besser an Land bleibt, wäre es doch toll die Dicke der
Eisdecke zu bestimmen, ohne ein Loch in das Eis bohren zu müssen.
Meine Idee dazu ist die folgende: Wie bei der Werkstückprüfung mittels
Ultraschall, könnte man doch einen US-Impuls in das Eis geben und mit
Hilfe eines Empfängers das Echo auffangen. An Hand der Laufzeit könnte
man dann die Entfernung zu den jeweiligen Grenzschichten messen, unter
anderem eben auch die Entfernung zur Trennschicht Wasser-Eis (sollte das
letzte, späteste Echo sein). Konnte keinen ähnlichen Thread finden, hab
ich da was übersehen?
Was haltet Ihr davon? Ist das machbar? Hat das oder etwas ähnliches evtl
schonmal jemand gemacht? Was für einen Sender/Empfänger würdet Ihr dafür
benutzen? Wie könnte man den US Einkoppeln und Empfangen? mit
Ultraschall-Gel?
mit freundlichen Grüßen,
Tueftler
Tueftler schrieb:
> Guten Tag, werte Bastlerfreunde,>> Im Moment sind ja viele Seen in Deutschland zugefroren.> Um nun herauszufinden wie dick die Eisdecke ist, und ob man folglich> drauf kann oder besser an Land bleibt, wäre es doch toll die Dicke der> Eisdecke zu bestimmen, ohne ein Loch in das Eis bohren zu müssen.>> Meine Idee dazu ist die folgende: Wie bei der Werkstückprüfung mittels> Ultraschall, könnte man doch einen US-Impuls in das Eis geben und mit> Hilfe eines Empfängers das Echo auffangen. An Hand der Laufzeit könnte> man dann die Entfernung zu den jeweiligen Grenzschichten messen, unter> anderem eben auch die Entfernung zur Trennschicht Wasser-Eis (sollte das> letzte, späteste Echo sein).
Also wenn der Sende/Empfänger auf dem Eis unmittelbar aufliegt: Dann ist
es das ERSTE Echo welches Du misst.
Konnte keinen ähnlichen Thread finden, hab
> ich da was übersehen?> Was haltet Ihr davon? Ist das machbar? Hat das oder etwas ähnliches evtl> schonmal jemand gemacht? Was für einen Sender/Empfänger würdet Ihr dafür> benutzen? Wie könnte man den US Einkoppeln und Empfangen? mit> Ultraschall-Gel?
Das sollte dann wohl wasserfrei sein, sonst bringst Du Deine Elektronik
erst im Sommer wieder weg ,-)
Andrew Taylor schrieb:
> Also wenn der Sende/Empfänger auf dem Eis unmittelbar aufliegt: Dann ist> es das ERSTE Echo welches Du misst.
Glaube ich nicht. Was ist mit Luftblasen jeglicher größe, Stöckern,
Blättern etc. die im Eis gefangen sind.
Ich glaube die Messung wird sehr abhängig vom Ort der Messung und damit
nicht verlässlich.
Vielleicht über massenhafte Messungen und Mittelwertbildung bei Bewegung
in einem bestimmten Bereich - z.B. von einem ferngesteuerten Modelauto
aus.
Frank
Hallo,
derzeit wird ja schon die Eisdicke in der Arktis vom Weltraum aus
vermessen, ich weiss allerdings nicht mit welchem Verfahren. Aber du
kannst ja mal rum googeln.
Möglicherweise erübrigt sich dein Vorhaben, weil du bloss noch in google
earth die Innenalster ansteuern must und da steht die Eisdicke. Ich kann
ja auch mein eigenes Auto vor der Haustür stehen sehen, ich weiss bloss
nicht, wie aktuell das ist, sonst könnte ich ab und zu nachschauen, ob
es noch da ist.
Gruss Reinhard
Hallo
Vielen Dank für eure zahlreichen Antworten.
Wie Volker bereits sagte werden eben auch zahlreiche Störechos
zurückkommen, von Luftblasen, Stöckern etc. Aber ich denke diese sollten
sich durch einen Schwellwert-Komparator oder durch Zeitdiskriminierung
herausfiltern lassen.
Die Idee mit der Mittelung und, noch besser per ferngesteuertem Auto ist
auch sehr gut, hab ich noch nicht drangedacht.
Ich denke, die Daten von Satteliten aus dem All werden nicht allzu genau
sein? Habe im Moment nur einen Satelliten auf Anhieb gefunden, der
momentan die Eisdicken misst: ENVISAT. Dieser misst die Eisstärke, unter
anderem am Nordpol mittels Radarstrahlen.
Ausserdem möchte ich selber gerne Basteln und dann auch selber messen
können, daher die Idee ein solches Gerät zu bauen.
Für weitere Ideen und vor allem konkrete Bauteilhinweise bin ich
dankbar.
Wie wäre es beispielsweise, einen Echolot-Geber aus dem Segelbereich zu
benutzen? Hat das bereits jemand gemacht oder weiss jemand, was für ein
Signal da rein muss?
Grüsse,
Tueftler
Tueftler schrieb:
> Wie Volker bereits sagte werden eben auch zahlreiche Störechos> zurückkommen, von Luftblasen, Stöckern etc. Aber ich denke diese sollten> sich durch einen Schwellwert-Komparator oder durch Zeitdiskriminierung> herausfiltern lassen.
Frage:
Kann man davon ausgehen, dass im Wasser unter der Eisschicht bis in,
sagen wir, 1m Tiefe, nicht mehr mit Echos zu rechnen ist?
Dann könnte man ja dasjenige Eche nehmen, welches zuletzt zurückkommt.
Alle Echos dazwischen wären dann Einschlüsse im Eis (oder ein Fisch, der
zufällig vorbeischwimmt)
Die Idee ist cool. Hab sowas allerdings auch noch nicht angefangen,
koennte recht komplex sein, da sich's eigentlich im Prinzip der
Signalverarbeitung im Vergleich zum Radar nichts schenkt.
So ein paar Punkte, die mir dazu einfallen:
1. Murata Ultraschalltransceiver nehmen (100kHz?). Und zwar einer der
geschlossenen Typen, um den Puls per direkten Kontakt in die Eisschicht
jagen zu koennen
2. Per DSP-Board (Blackfin EZKIT o.ae.) ein 'Ping' losschicken
(Ringmodulierter Puls?)
3. Mit demselben Transceiver die Antwort samplen (schnelle ADCs gefragt)
Die grosse Frage ist nu aber: Mit welchen Zeitfenstern haetten wir's zu
tun?
Mal eben bei Wikipedia Schallgeschwindigkeiten nachgeschaut:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit
Stattliche 3250 m/s im Eis, also bei einer Genauigkeit von 1cm muessten
wir 0.01 / 3250 Sekunden aufloesen koennen. Also ca. 3 ms. Sagen wir
mal, ein Ping von 1ms Dauer. Also, Einschwing/Nachschwingzeiten des
Ultraschalltransceivers nachgucken...
Mit etwas Signalverarbeitung lassen sich aus der Pulsveraenderung auch
Aussagen ueber die Beschaffenheit des Eises (eingeschlossene Luftblasen)
machen.
Die andere Variante waere die, Absorption des Signals zu messen und die
Frequenz per VCO durchzustimmen. Habe aber keine Ahnung, wie gut das
geht, ausserdem hat man hier das Problem der Vieldeutigkeiten bei der
Interferenz der reflektierten Wellen.
Bin mal gespannt, was sich da ergibt. Nur nicht entmutigen lassen :-)
Gruesse,
- Strubi
>1. Murata Ultraschalltransceiver nehmen (100kHz?). Und zwar einer der>geschlossenen Typen, um den Puls per direkten Kontakt in die Eisschicht>jagen zu koennen
Meines Wissens kannst du auch bei Schall nicht höher als die Wellenlänge
auflösen. Daher wird z.B. in der Medizintechnik mit Frequenzen >1Mhz
gearbeitet.
Vielleicht ist auch eine kapazitive Messung möglich
Karl heinz Buchegger schrieb:
> Tueftler schrieb:>>> Wie Volker bereits sagte werden eben auch zahlreiche Störechos>> zurückkommen, von Luftblasen, Stöckern etc. Aber ich denke diese sollten>> sich durch einen Schwellwert-Komparator oder durch Zeitdiskriminierung>> herausfiltern lassen.>> Frage:> Kann man davon ausgehen, dass im Wasser unter der Eisschicht bis in,> sagen wir, 1m Tiefe, nicht mehr mit Echos zu rechnen ist?
Man hat in jedem Fall das Bodenecho.
Und das (zeitlich betrachtet) in jedem Fall nach dem Echo welches durch
den Übergang Eis/Wasser bedingt ist.
Und bei den wenigstens Teichen/Seen ist der Boden eben...
Etc.
>> Dann könnte man ja dasjenige Eche nehmen, welches zuletzt zurückkommt.
Kaum.
Verzögerungen kann man durch aus auch besser als 1 Wellenlänge auflösen.
Im Bereich um die Wellenlänge (bzw. Periodendauer) hat man eventuell
eine Mehrdeutigkeit und muß mit mehr als einer Frequenz messen. Danach
geht es aber auch mit viel höherer Auflösung (ich habe bis etwa 1 ps
Auflösung bei 55 MHz geschaft, allerdings mit sonst guten Bedingungen).
Die Bregenzung auf die Wellenlänge hat man aber wenn man wie in der
Medizin echte Bilder haben will.
Wenn man nicht durch die Luft muß geht Ultraschall ja üblicherweise
auch mit höheren Frequenzen, oft mehreren 100 kHz. Die Ausgeprägte
Resonanz und Einschwingzeiten hat man eigentlich nur bei Ultraschall in
Luft, für die Materialprüfung ist man eher deutlich unterhalb der
Resonanz.
Die Auflösung wird auch weniger das Problem sein: die 0.06 ms für 1 cm
Auflösung sind kein wirkliches Problem. Das werden eher Einschlüsse im
Eis sein.
oder n anderer Ansatz,
könnte man mit einem Hubmagnet nen Stößel aufs Eis knallen und aus der
Frequenz und der Ausbreitungsgeschwindigkeit auf die Eisdicke schließen?
wird bei der geologischen Kartierung ja auch so gemacht
Ich habe mir vor einer Weile einen 'fishfinder' für kleines Geld aus der
Bucht geschossen. Der taucht unter einem Schwimmkörper und macht
eigentlich schöne echos vom Grund (Fische habe ich nicht gesehen, aber
ich kann ja sowieso nicht angeln). Mit dem könnte man die Eisdicke
möglicherweise messen: den in einen Metalleimer mit Wasser hängen und
den Eimer in eine Pfütze auf dem Eis stellen, oder so ähnlich, die
Ankopplung muß gelingen.
Der hat ein LCD display, die Empfindlichkeit läßt sich einstellen.
Ich wette, dass diese Gurke von Echolot auch funzt, wnn man den
'Schwinger' auf Eis drückt:
http://www.awn.de/eshop.php?action=article_detail&s_supplier_aid=410231&position=2&anzahl_treffer=11
Cheers
Detlef
Detlef _a schrieb:
> derzeit wird ja schon die Eisdicke in der Arktis vom Weltraum aus> vermessen, ich weiss allerdings nicht mit welchem Verfahren.
Radar - was sonst.
Uhu Uhuhu schrieb:
> Detlef _a schrieb:>> derzeit wird ja schon die Eisdicke in der Arktis vom Weltraum aus>> vermessen, ich weiss allerdings nicht mit welchem Verfahren.>> Radar - was sonst.
Nein, das habe ich nicht geschrieben.
Detlef _a schrieb:
> Uhu Uhuhu schrieb:>> Detlef _a schrieb:>>> derzeit wird ja schon die Eisdicke in der Arktis vom Weltraum aus>>> vermessen, ich weiss allerdings nicht mit welchem Verfahren.>>>> Radar - was sonst.>> Nein, das habe ich nicht geschrieben.
Oh, sorry, da habe ich mich auf die Funktion "Markierten Text zitieren"
verlassen - die hat einen kleinen Fehler: wenn man einen anderen Link
drückt, als den des Beitrags, in dem der Text markiert ist, dnn wird das
Zitat falsch zugeschrieben. Aber ich schätze, daß sich das nicht
vermeiden läßt...
Hallo alle zusammen!
Ich stiess zufaellig auf diese Seite weil ich mir als Eisforscher auch
Gedanken darueber gemacht habe. Die Messung von Eisdicke mittels
Ultraschall sollte moeglich sein. Hier ist zum Beispiel eine Studie:
http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA118499
Das Hauptproblem ist wohl die hinreichend genaue Kopplung des
Ultraschallinstruments an das Medium Eis. In den meisten Faellen findet
man Schnee und Frostblumen auf dem Eis, und bevor man da so ein Ding
installiert hat kann man auch gleich ein Loch bohren. Wenn jemand ein
günstiges Ultraschallinstrument das einfach und mit 5 Prozent
Genauigkeit Eisdicke misst, wie z.B. kommerzielle Dickenmesser, erprobt
hat so wuerde mich das sehr interessieren.
Die Eisdicke in der Arktis kann mit Hilfe von Radar-Messungen
abgeschätzt werden, bisher mit dem ENVISAT Satelliten, z.B.:
http://envisat.esa.int/handbooks/ra2-mwr/CNTR1-1-3.htm#eph.ra2-mwr.product-guide.choosing.principles
und naechste Woche wird der Nachfolger CRYOSAT gestartet.
Gemessen wird allerdings nur der Anteil des Eises der auf Grund der
Dichtedifferenz Wasser-Eis über dem mittleren Wasserstand (dem
sogenannten Referenz-Geoid http://de.wikipedia.org/wiki/Geoid) liegt
(Archimedes' Prinzip). Bei reinem Eis und Wasser hat man etwa 11 mal
(917/(1000-917) mehr Eis unter als über Wasser, bei Meereis ist der
Faktor geringer, denn der Auftrieb von Eis in dichterem Meerwasser ist
grösser. Allerdings ist Meerweis oft dichter als reines Eis, da es
Salzlake enthaelt. Da auch Schnee auf dem Eis liegt, sowie die Dichte
von Meereis weiterhin von Luft-und Salzkristallen abhaengt sind die
Eisdickenabschaetzungen mit ENVISAT/CRYOSAT lokal sehr unsicher, und
muessen mit direkten Messungen der Eisstruktur/Dichte/Dicke ergänzt
werden. Auf Skalen von Hunderten von Kilometern relevant für die
mittlere Eisdicke in der Arktis sind diese Daten leichter zu
interpretieren - da mitteln sich die Variationen in der
Eisstruktur/Salzgehalt sozusagen heraus.
Die umfangreichsten (und genaueren) Eisdickendaten aus der Arktis kommen
von U-Boot Sonar-Messungen - mit denen der Kiel, also der Anteil des
Eises unter Wasser, ermittelt wird. Viele dieser Daten sind erst im
letzten Jahrzehnt vom Militaer freigegeben worden und leider ist nicht
ganz transparent wie sie prozessiert worden sind. Dennoch, unsere
heutigen Informationen über das Ausdünnen des Arktischen Meereises
verdanken wir grösstenteils diesen U-Boot Beobachtungen.
Eine wichtige und heutzutage praktisch etablierte Messmethode der
Meereisdicke ist Elektromagnetische Induktion. Darueber gibt es
allerhand zu lesen, hier ist ein guter Vortrag eines Fachmanns:
http://homepage.mac.com/a.pfaffhuber/scope/downloads/talkspdf/files/Pfaffling06Disp.pdf
Letztere Messungen können von Flugzeugen durchgefuehrt werden und sind
ebenfalls wichtig fuer die Validierung von z.B. ENVISAT/Cryosat
Satelliten Daten.
Ich hoffe dass hat etwas Klarheit verschafft
Besten Gruss
Sönke Maus
Öhm, ich glaube ich hätte ne ganz primitive Idee zum Thema letztes
Signal. Spezifiziere einfach, dass dein Messgerät nur auf Teichen mit
Wassertiefe > 2 m eingesetzt werden kann. Dann weißt du, bzw. kannst du
ausrechnen, ab wann du Signale ignorieren kannst.
Also alle Signale nach der hypotetischen Laufzeit des Signals bis zwei
Meter und zurück ignorieren. Denn: dicker als zwei Meter wird das Eis
hierzulande kaum sein. Und: Nach zwei Metern kann dann irgendwann der
Grund kommen. Du nimmst nur das letzt Signal im
"Zwei-Meter-Zeitfenster". Das müsste dann von der Eis-Wasser-Grenze
kommen. Oder von einem Fisch.
Ich bin kein Experte für sowas, aber das müsste rein von der Logik her
eigentlich gehen.
Hi zusammen,
ich habe in ähnliches Anliegen, allerdings möchte ich nicht die Eisdicke
messen, sondern "nur" Objekte aufspühren, welche im Eis eingeschlossen
sind.
Der Abstand zum Sender/Empfänger soll natürlich auch gemessen werden,
muss aber nicht so genau sein. Wichtiger ist es, die Größe des Objektes
zu ermitteln.Was haltet ihr für erfolgversprechender, Radar oder Sonar?
Grüße
CAP
>Was haltet ihr für erfolgversprechender, Radar oder Sonar?
Sonar dürfte gehen, ähnlich eines Ultraschall-Dingens vom Frauenarzt
(andere Ärzte benutzen sowas auch, der Gynekologiker ist aber am
verbreitesten).
Hi,
ich habe mich weiter informiert. Mir wurde eine Ultraschall Einkopplung
empfohlen. Der Ultraschallgeber kann im Bereich 300 bis 1000Mhz bis zu
einer Tiefe von 20 Meter messen.
Radar verliert wohl schnell an Intensität und reicht nur wenige Meter
(was mich verwundert hat, da ich eigentlich dachte, dass es mehrere
Kilometer dickes Eis durchdringt)
Sonar soll angeblich nicht gut zu bündeln sein und die Überträger sind
wohl zu groß, was bei mir auch ein Ausschlusskriterium wäre.
Was denkt ihr so oder habt ihr gute Quellen für mich?
Gruß
CAP
>Radar verliert wohl schnell an Intensität und reicht nur wenige Meter>(was mich verwundert hat, da ich eigentlich dachte, dass es mehrere>Kilometer dickes Eis durchdringt)
Hast du ne Mikrowelle in der Küche?
Den gleichen Effekt hast du beim Senden von Radar-Strahlung in Eis...
Martin schrieb:> ... Ultraschallgeber kann im Bereich 300 bis 1000Mhz ...>> Ultraschall bis 1000 MHz: man lernt doch nie aus.
Ich meinte natürlich 300 bis 1000 kHz, wobei Ultraschall bis 1,6 GHz
geht.Somit hast du doch noch etwas gelernt ;)
Gruß
Cap
STK500-Besitzer schrieb:> Hast du ne Mikrowelle in der Küche?> Den gleichen Effekt hast du beim Senden von Radar-Strahlung in Eis...
Was möchtest du mir damit sagen?Dass das Eis zu Wasser wird wenn ich
einen Impuls hindurch jage?
>Was möchtest du mir damit sagen?Dass das Eis zu Wasser wird wenn ich>einen Impuls hindurch jage?
Ds wäre zumindest eine Analogie, warum Radar unter Wasser nicht so
richtig gut funktioniert.
Soweit ich weiß wird die Eisdicke sonst auch mittels Radar
vermessen,zumindest was Satelliten im Erd oder Marsorbit betrifft.
Hast du irgendeine Begründung, warum Radar unter Wasser nicht so gut
funktioniert, oder warum es bei Eis nicht zum Einsatz kommen kann/soll?
CAP schrieb:> i,> ich habe mich weiter informiert. Mir wurde eine Ultraschall Einkopplung> empfohlen. Der Ultraschallgeber kann im Bereich 300 bis 1000Mhz bis zu> einer Tiefe von 20 Meter messen.
Wohl KhZ
Ultraschall (US) geht im 300 kHz Bereich im Wasser locker 100m tief
> Radar verliert wohl schnell an Intensität und reicht nur wenige Meter> (was mich verwundert hat, da ich eigentlich dachte, dass es mehrere> Kilometer dickes Eis durchdringt)
Nun, wenn dem nicht so wäre, wie sollte es dann überhaupt funktionieren
(an Objekten reflektieren?)
> Sonar soll angeblich nicht gut zu bündeln sein und die Überträger sind> wohl zu groß, was bei mir auch ein Ausschlusskriterium wäre.> Was denkt ihr so oder habt ihr gute Quellen für mich?> Gruß> CAP
Ich vermute das US bei Eis verwendbar ist. Sender und Empfänger müssen
wohl getrennt aufgebaut werden (zu kurze Umtastzeit). Einkoppeln des
Signals ist wohl einfach über Wasser oder Gel möglich (an der
Grenzschicht Eis/Luft wird das wohl durch Totalreflektion unmöglich.
Was du mit einem anständigen System im Wasser sehen kannst sind
Reflektionen an Grenzschichten. Da Eis aber eine hohe
Schallgeschwindigkeit hat wirst du mit dort mit höheren Frequenzen
arbeiten müssen
Servus Zusammen,
die Eisdicke wird auf "Eisstraßen" mittels Radar gemessen. Das lässt
auch Rückschlüsse über Eisqualität und evtl. Einschlüsse, etc. zu.
Ultraschall halte ich persönlich nicht für eine adäquate Lösung.
Hallo,
hat mittlerweile jemand von euch die Idee mal in die Tat umgesetzt?
Als ambitionierter Schlittschuhläufer würde ich die Idee gerne mal
realisieren und suche nach erprobten Realisierungsmöglichkeiten.
Freue mich auf weitere konkrete und erprobte (oder auch misslungene)
Vorschläge
Viele Grüße
LuLo
