Laufzeit Schall bei Piezoelement

MichiHanser Gast #2838100
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Hallo

Ich möchte von einm 1kHz Puls-schallsignal (10ms) die laufzeit messen. 
eigentlich wollte ich dass Signal Empfangen und Verstärken und über 
einen SchmittTrigger an den uP übertragen.

Das Problem: der SenderPiezo schwingt nach und erzeugt so ein langsames 
an/absteigen des Signals. Das bedeutet wenn ich bei schwacher 
Empfangsstärke die Laufzeit messe "verpasse" ich die ersten 
Signalanteile und messe so eine falsche zeit.

Ideen? Hatte mir überlegt z.b die Pulsmitte zu suchen....

Kann mann das auschwingen der Piezo-Platten verhindern? Wie?

Hintergrund: Bau eines UnterwasserNavi für mein U-Boot. Bis jetzt kann 
ich das signal aus 30m entfernung empfangen. 
http://michi.fischundpartner.ch/
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Manuel S. #2838176
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Hi,
die Schallgeschwindigkeit in Wasser beträgt ca. 1400m/s. Das 10ms lange 
Signal ist also schon 14m unterwegs. Macht also eine Distanz von 7m, 
wenn du die Reflexion messen möchtest. Kann es sein, dass du deswegen 
die Signale verpasst?
Daher würde ich dir raten, zu höheren Frequenzen und nicht so lang 
andauernden Signalen zu gehen. Nimm am besten die Resonanzfrequenz des 
Quarzes, da sind sie am lautesten (aber schwingen auch am meisten 
nach...). Bei 40kHz und 5 Pulsen entspricht das Signal nur noch einer 
Länge von 0,175m in Wasser.
MfG
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Michael Gast #2838189
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Manuel Schumann schrieb:
> Bei 40kHz und 5 Pulsen entspricht das Signal nur noch einer
> Länge von 0,175m in Wasser.

Echolote für Entfernungen von einigen 10 Metern verwenden normalerweise 
Frequenzen von 200 kHz. Frequenzen von 50 kHz werden normalerweise für 
"Tiefsee"-Echolot mit einem Meßbereiche um 500m verwendet.
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MichiHanser Gast #2838318
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Bündelung: Genau das möchte ich vermeiden, da ja mein U-boot sich dreht 
und ich nicht viele Sender möchte.

Dämpfung: Dürfte bei 20kHz tatsächlich noch gering sein.

Resonanz: Mein Piezo D=35mm hat 2.8khz Resonazfrequenz, bei 20kHz werden 
die Schwinger ja sehr klein, habe ich da überhaupt noch genug 
Schalldruck? Wie erreich ich den? Array / Volt ?

Pulsdauer: Ich bin der Meinung, dass bei einer Laufzeitmessung die Dauer 
des Impuls nicht relevant ist. Da ich ja im See kein Reflexionen habe. 
Und das erste Signal somit die (kürzeste) Distanz ist? Richtig? Andere 
Gründe für kurzen puls?

Meine Anordnung ist. Sender am U-boot 2xEmpfänger am Ufer.
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Andreas W. #2838436
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Hallo,
das Problem ist die Resonanz der Ultraschallwandler, die Güte ist 
relativ hoch (kleine Bandbreite), was zu einem langen Ein- und 
Ausschwingen führt. Da kann man relativ wenig machen, außer nach einem 
breitbandigen Wandler Ausschau zu halten. Evtl. kann man parallel zum 
Wandler einen relativ kleinen Widerstand schalten, um die Dämpfung zu 
erhähen, was zu einer kleineren Güte, einer größeren Bandbreite und so 
zu schnellerem Ein- und Ausschwingen führt. Die Empfindlichkeit wird 
aber deutlich kleiner und beim Senden ist erheblich mehr Leistung nötig.

Ich kenne eher die Ultraschallselsoren mit ca. 30kHz-100kHz, wie sie 
z.B. auch für Einparksensoren verwendet werden, Durchmesser ca. 10-15mm. 
Die können auch ziemlich hohe Schalldrücke erreichen, beim Senden liegen 
dann aber auch über 100Vpp an (im Datenblatt des Sensors nachgucken, 
wieviel der max. verträgt). Bei höheren Frequenzen sind die Ein- und 
Ausschwingzeiten bei gleicher Güte übrigens umgekehrt proportional 
kürzer.

Nach dem Senden des Schallimpulses hat man erst einmal eine Totzeit, bis 
das große Sendesignal unter den Empfangspegel abgesunken ist, man kann 
das etwas beschleunigen, wenn man den Sensor unmittelbar nach dem 
Sendeimpuls für eine etwas kürzere Zeit als die Abklingzeit 
kurzschließt. MOSFET geht wegen der latenten Diode nicht, normaler 
Transistor schon eher.

Gruß
Andy_W
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