Ultraschallsensor gesucht

[petit]

Hallo erfahrene Technik-Leute

Für meine Anwendung Suche ich spezielle Sensoren, und ich hoffe dass hier jemand mitliest, der mir weiterhelfen kann.

Hier mein Beschrieb:
Gesucht ist ein Sensor / Sensorpaar, welches dazu optimiert ist den Dopplereffekt zu nutzen. Speziell dabei ist, dass das ganze wasserfest, oder zumindest spritzwasserfest sein soll.
- Ich habe dabei an ein Ultraschallsender / Empfängerpaar gedacht, jedoch habe ich festgestellt dass die Bandbreite vom Empfänger nicht ausreicht um einen vernünftigen Frequenzbereich zu abzudecken. Das Empfangssignal nimmt extrem schnell ab bei zunehmender oder abnehmender Frequenz.
- Der Sensor / Sensorpaar soll möglichst klein sein, wenn möglich etwas um auf einen Print zu löten.

--> Hat jemand damit Erfahrung, oder einen Idee, wie die Bandbreite für den Empfang vergrössert werden kann? Bei Sender 40kHz wird ein Empfang von ca. 36-44kHz angestrebt

Danke im Voraus für eure Antworten.

[rockin_santa]

Naja, die üblichen Ultraschallkapseln arbeiten mit einem Piezokristall. Da wirst Du keine Bandbreite haben, die sind Frequenzgebunden. Da kann man nicht durch Tricks die Bandbreite erhöhen, die sind von Natur aus selektiv.
Ich würde da bei der Lautsprechertechnik suchen. Mehr als eine Idee ist das aber nicht, ich habe noch nie mit denen gearbeitet und kenne deren Bandbreiten nicht.
Ich kenne keine Sensoren, die mit dem Dopplereffekt arbeiten. Lautsprecher mit Dopplermessung stelle ich mir recht schwierig vor.

[petit]

Danke schon mal für deine Antwort.

Habe ich mir auch schon überlegt ob es eine Lösung via Lautsprecher / Mikrofon gibt, jedoch stelle ich mir das auch nicht so simpel vor, ...

Gibt es denn bei den Ultraschallsensoren verschiedene Frequenzen die ein Sensor haben kann? Idee dahinter:
Ich baue mir einen Sender mit den 40kHz und installiere 3 Empfänger mit z.B. 37kHz, 40kHz und 43kHz.
--> Ist so etwas möglich, bzw. gibt es ganze "Sensorfamilien", also z.B. ein Hersteller, welche die Sensortypen in verschiedenen Frequenzbereichen anbietet?

Kenne mich da leider zu wenig aus was die Möglichkeiten von Sensoren angeht, die Signalaufbereitung aus 3 verschiedenen Empfänger sollte ich jedoch hinbekommen

[Markus4004]

In welcher Entfernung sollen denn die Ziele sein? Und bei welcher Geschwindigkeit (+-10% Dopplerfrequenz ist doch schon relativ viel)?

Möglicher Lösungsansatz: Zwei Messungen machen: Einmal mit 38kHz senden und bis zu 42kHz empfangen und einmal mit 42kHz senden und bis 38kHz empfangen.

[petit]

Hallo Markus

Die Ziele sind nur ca 10-15cm entfernt. Geschwindigkeiten bis 140-150km/h wären mein Ziel, aber würde mich vorerst auch mit 100km/h zufrieden geben

Das Problem ist, dass bei ungenauer Frequenz (egal ob beim Senden oder empfangen) die Amplitude des Empfangssignals zu stark einbricht und ich keine sinnvolle Auswertung machen kann.
Deshalb Suche ich nach einen Sender/Empfänger, welche nicht mit der gleichen Frequenz arbeiten, damit ich mit z.B. wie du sagst mit 38kHz senden kann und mit 42kHz empfangen kann.

Wenn ich dazu aber ein 40kHz Paar verwende ist das Siganl zu schwach, ich würde ein 38kHz Sender und ein 42kHz Empfängersensor benötigen, nur habe ich das nirgends gefunden? Gibt es so etwas?

Danke im Voraus für weitere Ratschläge

[Markus4004]

Sensoren die auf einer anderen, aber nahen Nennfrequenz schwingen kenne ich leider auch nicht. Allerdings haben die Sensoren sowieso nicht alle genau die gleiche Frequenz. Ich habe gerade mal in ein Datenblatt geschaut und da steht drin, die Mittenfrequenz sei +-1kHz. Da könntest Du einfach mal (viele) verschiedene Sensoren vermessen, und passende rausselektieren

Der Leistungs-/Empfindlichkeitsabfall bei +-2kHz ist aber eigentlich nicht so groß, als dass Du bei 15cm nichts (sinnvolles) mehr empfangen kannst. Bist Du sicher, dass es daran liegt und nicht an anderen Ursachen? Bei so hohen Geschwindigkeiten musst Du wohl auch die Luftbewegung berücksichtigen.

[rockin_santa]

Was wird das, Fliegen fangen? Oder Mündungsgeschwindigkeiten messen?
Erzähl einfach mal, was Du überhaupt machen willst, vielleicht können wir dann schon besser abschätzen, in welche Richtung wir mitdenken sollen.

Soweit ich weiß, gibt es keine US-Kapseln, die 2kHz drüber oder drunter liegen. Allerdings gibt es andere Piezo-Kristalle im hörbaren Schallbereich, und die gibt es auf verschiedene Frequenzen abgestimmt. Vielleicht findest Du da mehrere, deren Eigenresonanz um ein bis zwei kHz auseinander liegen.

[petit]

Hallo nochmals

Also, die Hauptursache ist zweifelsfrei dass mein Ziel nicht senkrecht zu der Sende/empfangsquelle steht, da geht schon mal viel vom Signal verloren.
Diese Eigenschaft kann ich jedoch nicht ändern, die Sensoren hingegen schon. Und hiermit komme ich auch zu meiner Anwendung, wenn euch das weiterhilft

Ziel ist es an einem Förderband oder auch Rad (Deshalb bis grosse Geschwindigkeiten) berührungslos die Geschwindigkeit zu messen. Da es mir nicht möglich ist alle Gegenstände zu markieren (z.B. durch weissen Farbtupfer auf schwarzem Reifen) kam ich auf die Idee den Dopplereffekt auszunützen mit entsprechenden Sensoren, die ich nun suche.

Die Idee mit den Piezo-Kristallen auf abgestimmten Frequenzen tönt für mich interessant. Wie heissen diese Dinger, oder hast du eventuell ein Beispiel?

[Vitis]

140km/h => 3888 cm/s
bei 15 cm Abstand sind das dann 3,8 ms für die Messung wenn ich das
jetzt nicht ganz verrechnet hab.

[rockin_santa]

Piezo-Schallwandler wären ein Beispiel (1-20 kHz). Die können in einer großen Bandbreite senden. In wieweit die auch als Empfänger eingesetzt werden können, weiß ich allerdings nicht.

Wären Lichtschranken keine Alternative?