Blindzonenfreie Ultraschall-Abstandsmessung in Luft / von Dipl.-Ing. Andreas Quellmalz ; Erster Gutachter: Prof. Dr. Bernd Henning, Zweiter Gutachter: Prof. Dr. mont. Mario Kupnik. Paderborn, 2020
Inhalt
- Kurzfassung
- Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen
- Ultraschallakustik
- Schallausbreitung in Luft
- Reflexion und Transmission
- Schalldämpfung in Luft
- Schallschwächung durch Aufweitung
- Schallwandler
- Modellierung des elektrischen Verhaltens von piezoelektrischen Schallwandlern
- Identifikation linearer dynamischer Systeme
- Multiplexverfahren
- Codefolgen für Codemultiplexverfahren
- Modulationsverfahren
- Theoretisches Konzept
- Modellbasierte Signaltrennung
- Einfluss eines Empfangssignals auf die Least-Square-Parameterschätzung
- Nummerische Vorbetrachtung
- Abgeleitete Fragestellungen
- Untersuchungsmethoden
- Versuchsstand
- Messaufbau mit Reflektor zur Untersuchung von Abstandsmessverfahren
- Messaufbau mit zwei Schallwandlern für Messungen ohne Sende-/Empfangssignal-Trennung
- Messaufbau mit Messmikrofon zur Erfassung des Schallfeldes
- Übersicht der verwendeten Schallwandler
- Simulationsumgebung
- Ermittlung der Modellparameter für die Simulationsumgebung
- Messverfahrensentwicklung auf Basis des entwickelten Konzeptes
- Auswahl einer geeigneten Codierung
- Untersuchung verschiedener Modulationsverfahren
- Betrachtung verschiedener klassischer Modulationsverfahren
- Optimale Wahl der Trägerfrequenz für BPSK-Modulation
- Reduktion der Code-Familie für QPSK-Modulation
- Auswahl geeigneter Modulationsverfahren
- Wahl der optimalen Modellordnung
- Bewertung der Schallwandler
- Verifikation des Messverfahrens
- Ergebnisse
- Erweiterung des Messverfahrens
- Reduktion der Mindestabstandes der Abstandsmessung durch Eigenschwingungsanalyse
- Verbesserung der Robustheit der Abstandsmessung durch Entfaltung
- Reduktion des Mindestabstandes durch Mittelung der Zeitsignale
- Kombinierter Ansatz
- Zusammenfassung und Ausblick
- Eingesetzte Schallwandler
- Übersicht 328ER250
- Übersicht 400EP14D
- Übersicht 400EP18A
- Übersicht 400EP125
- Übersicht 400ST160
- Übersicht 400SR160
- Übersicht 080SR365
- Übersicht 125SR250
- Simulations- und Messergebnisse
- Modellordnung
- Messverfahrensentwicklung
- Ergebnisse der Simulationen zur Abstandsmessung mit Signaltrennung mit Least-Square-Ansatz
- Ergebnisse der Abstandsmessung bei Signaltrennung mit Least-Square-Ansatz
- Erweiterung des Messverfahrens
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Literaturverzeichnis