Hallo Forum!
Ja, ja, das Thema Lufttemperaturmessung ist schon öfters im Forum
beleuchtet worden. Es gab immer schöne Diskussionen, manchmal spannend,
manchmal informativ und manchmal auch emotional, aber auf alle Fälle
unterhaltsam.
Genu gelabert.
Meine Frage: Hat jemand Erfahrung mit einer Lufttemperaturmessung durch
Messung der Schallaufzeit?
Die üblichen Messungen mit NTC, PTC, PT100 etc. haben alle den Nachteil,
das eigentlich nicht die Lufttemperatur, sonder die Temperatur des
Sensors gemessen wird. Darüber hinaus muss man sich mit
Nichtlinearitäten, Offsets und sonstigen aufbaubedingten Messfehlern
rumärgern.
Wie schaut's denn damit aus die Temperatur der Luft direkt zu messen.
Lt. Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit) ist
da ein berechenbarer Zusammenhang zwischen der Schallgeschwindigkeit in
Luft und deren Temperatur.
tnx
Habs mal mit Amplitudenmodulation und Phasenmodulation probiert.
Die US-Schwinger (40kHz) schwingen nicht schnell genug an. Die
Empfangsamplituden bei einer Messstrecke von 1m waren zu gering
(Rauschen).
Auch bei einem Abstand von 20cm war es mir nicht möglich, eine erste
Schwingung genau zu erkennen.
Klaus
>Auch bei einem Abstand von 20cm war es mir nicht möglich, eine erste>Schwingung genau zu erkennen.
Wenn ich dich richtig verstehe hast du versucht einen Impuls zu senden
und an der anderen Seite gewartet bis dieser Impuls ankommt. Wäre es
stattdessen nicht auch möglich die Phasenverschiebung zu messen zwischen
einem Signal aus einem Signalgenerator und einem Signal, welches eine
definierte Strecke Luft durchlaufen hat?
Die Schallgeschwindigkeit wird nicht nur von der Temperatur beeinflußt,
sondern auch vom Luftdruck und der Luftfeuchtigkeit.
Deswegen ist sie als Meßmethode für die Temperatur wohl nicht so gut
geeignet.
>Die Schallgeschwindigkeit wird nicht nur von der Temperatur beeinflußt,>sondern auch vom Luftdruck und der Luftfeuchtigkeit.
Da muss ich dir widersprechen (habe es aber selbst gerade erst in der
Wikipedia gelesen):
"Der Adiabatenexponent κ (...) hängt auch für die meisten realen Gase
über weite Temperaturbereiche nicht vom Druck p ab, (...). Deshalb hängt
die Schallgeschwindigkeit in idealen Gasen nur von der Wurzel der
(absoluten) Temperatur ab."
sowie:
"Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst im Gegensatz zur Temperatur die
Schallgeschwindigkeit nur geringfügig."
Nein keine Impulse, sonder ein kontinuierliches Signal am Sender.
Gemessen wird die Phasenverschiebung. Etwa so:
+--------+ +-----------+
! Sender ! >>>>>>>>Schallwelle>>>>>>>>> ! Empfänger !
+--------+ +-----------+
^ !
! v
+-------------------+ +---------------------------+
! Sinus- Oszillator ! ! Detektor steigende Flanke !
+-------------------+ ! und Nulldurchgang !
! +---------------------------+
v !
+---------------------------+ v
! Detektor steigende Flanke !
! und Nulldurchgang !---> Start-Timer Stop Timer
+---------------------------+
Der Schall braucht so 3ms je Meter. Ich denke das ich so 0,1us auflösen
kann. Das sind dann 30000 Schitte => 15 bit. das reicht doch für 0,18%.
Nur bei ortogonalem Wind zur Messtrecke. ;)
Wie wäre es mit eine schwarzen Pappkarton als Windschutz?
Wenn man den auch noch mit Salz füllt, könnte man sogar eine konstante
Luftfeuchte erreichen...
Rankine schrieb:
> Der Schall braucht so 3ms je Meter. Ich denke das ich so 0,1us auflösen> kann. Das sind dann 30000 Schitte => 15 bit. das reicht doch für 0,18%.>> Nur bei ortogonalem Wind zur Messtrecke. ;)
Na das möchte ich mal sehen wie du bei 1kHz Messfrequenz die 100ns
vernünftig messen willst. Das digitalisierte Messsignal wird wohl wegen
Rauschen um 1%(10us) hin und her jittern. Da ist also eine Menge
Mittelwertbildung notwendig. Von Fremdgeräuschen wollen wir da mal gar
nicht reden.
Bau es halt und berichte dann von deinen Ergebnissen.
Nein, das macht man anders. Die Anregungen macht man mit einem sinus von
40kHz, oder was der Transducer hergibt. Mit dem Sensor laesst man einen
PLL laufen, der setzt sich auf die optimale Phase und mittelt diese.
Dann braucht man nur noch die Phase zwischen der Anregung und dem PLL zu
messen. Da diese Phase relativ stabil sind, muss man nicht ueber eine
Periode messen, sondern kann zB ueber 1000 Perioden messen.
ah schrieb:
> Nein, das macht man anders. Die Anregungen macht man mit einem sinus von> 40kHz, oder was der Transducer hergibt. Mit dem Sensor laesst man einen> PLL laufen, der setzt sich auf die optimale Phase und mittelt diese.> Dann braucht man nur noch die Phase zwischen der Anregung und dem PLL zu> messen. Da diese Phase relativ stabil sind, muss man nicht ueber eine> Periode messen, sondern kann zB ueber 1000 Perioden messen.
Da ist aber die Wellenlämnge unter 1cm.
Wenn man da eine Temperaturänderung von 10°C misst, dann gibt das bei 1m
Strecke mehr als 360° Verschiebung. Sowas macht die Auswertung nicht
einfacher.
Es gibt billige Ultraschall-Entfernungsmesser,
die bestimmen Laufzeit und Phasenverschiebung besser als 1% genau.
Dazu messen die die Temperatur und rechnen Korrektur.
Im Prinzip ist dein Ding nur umgekehrt gebaut,
wenn man den uC darin also umprogrammiert und
es genau 50cm vor eine Wand stellt...
