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WORLD BEAM
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Ultraschallsensoren senden einen oder mehrere Ultraschallimpulse aus, die sich mit
Schallgeschwindigkeit in der Luft ausbreiten. Ein Teil des Ultraschalls wird vom Objekt zum
Sensor zurück reflektiert. Der Sensor erfasst die Gesamtlaufzeit des Ultraschallimpulses zum
Objekt hin und zurück zum Sensor. Der Abstand zum Objekt wird anschließend mit folgender
Formel berechnet:
D = ct
Um eine bessere Präzision zu erreichen, kann ein Ultraschallsensor den Durchschnittswert aus
mehreren gemessenen Impulsen bilden, bevor er einen neuen Wert ausgibt.
Temperaturauswirkungen
Die Schallgeschwindigkeit hängt von Zusammensetzung, Druck und Temperatur des Mediums
ab, in dem sich der Schall ausbreitet. Bei den meisten Ultraschall-Anwendungen sind
Zusammensetzung und Druck des Mediums relativ konstant, während sich die Temperatur
ändern kann.
In Luft ändert sich die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur nach folgender Annäherungs-
formel:
C
= 0 √73 + T
m/s
Oder in angelsächsischen Einheiten:
C
= 49 √460 + T
ft/s
Temperaturausgleich
Schwankungen der Lufttemperatur beeinflussen die Schallgeschwindigkeit, was sich wiederum
auf die Genauigkeit der Abstandserfassung des Sensors auswirkt. Eine Erhöhung der Luft-
temperatur verschiebt beide Messbereichsgrenzen zum Sensor hin. Umgekehrt entfernen sich
durch eine Verringerung der Lufttemperatur beide Messbereichsgrenzen vom Sensor. Diese
Verschiebung beträgt bei einer Temperaturänderung von 20°C ungefähr 3,5% der Grenzdistanz.
Die Ultraschallsensoren der Bauform QS18U besitzen eine integrierte Temperaturkompensation.
Dadurch verringern sich temperaturbedingte Fehler um ca. 90%. Im spezifizierten Temperatur-
bereich von –20° bis +60°C bleiben die Bereichsgrenzen mit einem Drift von nur 1,8 % konstant.
ANMERKUNGEN:
• D ie präzise Temperaturkompensation des Sensors kann durch direkte Sonnenlichteinstrahlung
beeinträchtigt werden.
• E rfolgt die Messung über einen Temperaturgradienten, ist die Kompensation weniger effektiv.
• D er Temperaturdrift bei Hochlauf beträgt weniger als 7% des Erfassungsabstands. Nach
5 Minuten beträgt der Schaltpunkt weniger als 0,6% von der tatsächlichen Position. Nach
25 Minuten ist die Messung stabil.
GD166 Rev. C
Bauform QS18U, Ultraschallsensoren
Funktionsprinzipien
D = Entfernung vom Sensor zum Objekt
c = Schallgeschwindigkeit in Luft
t =
D urchgangszeit für den Ultraschallimpuls
C m/s =
S challgeschwindigkeit in Metern pro
Sekunde
C
T C = Temperatur in °C
C ft/s =
S challgeschwindigkeit in Fuß pro
F
Sekunde
T F = Temperatur in °F
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