Ultraschallsensoren

Die Ultraschallwellen als Physikalische Größe hat man sich von der Natur abgeschaut. Die Fledermäuse

orientieren sich so in ihrer Umgebung fast Millimeter genau. Durch ihre gesendeten Ultraschallwellen die von den umliegenden Objekten reflektiert werden machen sich diese Tiere ein Bild der Umgebung.

Man unterscheidet hauptsächlich zwischen Ultraschall Distanz-Sensoren und Ultraschall Strecken-Sensoren.
Ultraschallsensoren erzeugen unterschiedliche elastische Wellen in einem Frequenzbereich von 20 kHz bis ca. 1 GHz. Piezoelektrische Materialien wie Quarz, Piezokeramiken und ausgewählte Polymere werden dafür eingesetzt. Die Beeinflussung der Ausbreitung dieser elastischen Wellen durch das angrenzende Medium, durch dessen Zustandsparameter oder Materialeigenschaften sowie die Detektion von Laufzeiten oder Dämpfungen im Durchschallungsmedium bestimmen den eigentlichen Sensoreffekt. Der Ultraschallsensor wird damit moduliert. Mittels moderner Signalverarbeitungselektronik und Signalbewertungstechniken wird das Sensorsignal weiterverarbeitet. Neben den klassischen Anwendungsfeldern von Ultraschallsensoren wie deren Einsatz als Abstands-, Weg-, Durchflußsensoren oder in der Medizin- und Werkstofftechnik ergeben sich damit interessante neue Einsatzgebiete, z.B. in der Prozeßtechnik oder der Mikroanalytik. Erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet der Ultraschallsensorik sind zu beobachten. Sie sind einmal durch die enorm gestiegenen Möglichkeiten der Mikroelektronik aber auch durch deutliche Fortschritte bei der Materialentwicklung und der softwaregestützten Ultraschallsensor- und -systementwicklung bedingt. Die praktischen Unterschiede erkennt man in der unten angefügten Grafik.

Ultraschall Distanz-Sensoren

Unter Distanzsensoren werden solche Sensoren verstanden, welche Objekte aus der Entfernung erfassen. Ultraschall-Distanz-Sensoren gewinnen ihre Informationen aus dem Reflexionsverhaltender ausgesendeten Schallwellen. Sie schließen auf das Vorhandensein von Objekten, messen Entfernungen und Geschwindigkeiten durch die Auswertung der Laufzeit und der Amplitude. Weiteren Merkmalen sind unteranderem noch die Korrelation der Empfangssignalen und einige andere mehr.

Ultraschall Strecken-Sensoren

Der Streckensensor wertet die Signalveränderung aus, welche sich durch veränderte Parameter der Übertragungsstrecke ergeben. Die beeinflussenden Größen sind dabei Strömungen, örtliche Veränderungen der Schallausbreitung, Dämpfung und Frequenzabhängigkeit.

Der Ultraschall-Distanz-Sensor enthält Sender und Empfänger in einem Gehäuse, wobei der
Streckensensor diese Einheiten örtlich getrennt haben muß.

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