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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ultraschallsensoren Reichweite unter Wasser


Autor: Voge (Gast)
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im rahmen eines projektes mit ultraschallsensoren habe ich eine frage.
wieviel dB muss der sender mindestens haben wenn er unter wasser einen 8 
meter entfernten empfänger erreichen soll?
wäre super wenn das wer beantworten könnte.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Voge (Gast)

>im rahmen eines projektes mit ultraschallsensoren habe ich eine frage.
>wieviel dB muss der sender mindestens haben wenn er unter wasser einen 8
>meter entfernten empfänger erreichen soll?

Kann man so pauschal nicht sagen. Sind Sender un Empfänger aufeinander 
ausgerichtet? Dann braucht man DEUTLICH weniger.
Wie empfindlich ist der Empfänger?
Und Sendelesitung gibt man in dBm an, nicht dB.

DBm, absolutes Mass, bezogen auf 1mW.
dB, relatives Mass zwischen Aus- und Eingang

MFG
Falk

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Lässt sich "ganz leicht" ausrechnen, wenn man die Leistung kennt, die am 
Empfänger noch ankommen muss. Die Dämpfung im Wasser ist abhängig von 
der Dichte (z.B. Salzgehalt), Temperatur, Frequenz und Tiefe. In Anhang 
mal ein ein Bild für Wasser mit 35 Promille Salzgehalt bei einer Tiefe 
von 0m.
Die genaue Formel muss ich nochmal raussuchen

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Hab jetzt auch die Schnelle nur diesen Rechner gefunden:
http://resource.npl.co.uk/acoustics/techguides/sea...
Die Dämpfung bei 8m ist fast zu vernachlässigen, nur solltest du halt 
gucken dass du genug Leistung rauspustest damit noch genug am Empfänger 
ankommt. Das Problem bei dir sehe ich viel mehr in der Einkopplung des 
akustischen Signals in das Wasser. Da wirst du die meisten Verluste 
haben. Akustiksender für den Sonareinsatz sind eine Wissenschaft für 
sich. Da wird mit speziellen Piezokeramiken gearbeitet welche dann in 
entsprechenden Öl oder Kunststoffe eingegossen sind.

Autor: Voge (Gast)
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Der Ultraschallsender ist selbst auch unter Wasser. Also müssen wir das 
signal gar nicht einkoppeln!
Der Ultraschallsender ist hinter einer Schalldurchlässigen Wand direkt 
auf Wasser. Damit wird der Ultraschallsensor nicht großartig nass und 
der Schall hat keine Einkopplung dadurch fallen hier große Verlust weg!
Unser Problem ist eher das wir für die Dokomentation einen genauen 
Berechnungsweg brauchen wäre nett wenn du ihn uns posten könntest.

MFG
Voge

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Alleine die Wand bringt verluste. Man hat immer Verluste beim Übergang 
vom Sensor ins Wasser. Wenn diese Sender/Empfänger so fertig für 
Unterwasser gemacht sind, dann weiß man ja auch anhand des Datenblattes 
welche Leistung tatsächlich in Wasser abgegeben wird.
Hier ein wenig Lesestoff. 
http://books.google.de/books?id=3g544anfztoC&print... 
musst mal unter 3.6 gucken.
Der Rest ist in jeder guten Uni-Bibliothek zu finden. Die Formel stammt 
von Fisher und Simmons, ich weiß nur gerade nicht wie das Buch heißt.

Autor: Voge (Gast)
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Naja Problem ich geh in keine Uni und bei uns in der nähe ist auch keine 
ich bin Österreicher und gehe in eine HTL (Höhere technische 
Lehranstalt) der Stoff ist so ähnlich wie in einer Fachhochschule und 
ich schließe nach 3 Jahren Praxis mit Ing. ab. Im letzten Jahr haben wir 
ein ein Jahr andauerndes Projekt und für dieses bräuchte ich eben diese.
Ich danke dir vielmals für deine Hilfe.
Hat mich sehr viel weiter Gebracht.

Mfg

Autor: Timmo H. (masterfx)
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So ich habe die Formel schonmal wieder gefunden (Anhang 1). A_x sind 
Funktionen von der Temperatur, P_x sind Funktionen des Drucks und 
berechnen sich nach Anhang 2.
Quelle: Heinz G. Urban, Handbuch der Wasserschalltechnik

Autor: ich (Gast)
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Hallo!

Ich habe irgendwie ein Problem mit diesen Einheiten. Wenn ich diese 
Dämpfungskonstante a0 ausrechene (Einheit dB / km) was habe ich da für 
einen Bezugswert?

Wenn diese Konstante den Wert 10dB/km hat heißt das dann, dass pro km 
Distanz im Wasser nur noch 1/10 der Sendeleistung am Empfänger ankommt?

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Genau. dB ist eine relative Angabe, die erstmal keine Einheit hat, da dB 
durch ein Verhältnis berechnet wird: G = 10*log(P_2/P_1). Die Einheiten 
kürzen sich raus.
10 dB/km bedeutet, dass du pro km eine Dämpfung von 10 dB = 10^(10/10) = 
10 hast. Wenn du also 15 dB/km hättest und eine Leistung von 1kW 
reinpumpst dann kommt in einem km Distanz nur noch 1/31 kW an.

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