Ultraschallmesstechnik

Das UAS-System

Das Ultraschallmesssystem UAS er­mö­glicht die berührungslose Ab­stands­messung in gasförmigen Medien auf schallreflektierenden Oberflächen wie Metallen, Glas, Holz, Flüssigkeiten und vielen Ge­we­bearten. Dabei beträgt die Messgenauigkeit bis zu +/- 100 µm!

Die Ultraschall-Abstandsmessung er­folgt nach der Impulsechomethode, bei der aus der Laufzeit eines Schall­impulses vom Sensor bis zum reflektierenden Objekt und zurück die Entfernung zum Objekt bestimmt wird. Ein Impulsgeber erzeugt einen kurzen Spannungsstoß, der die elastische Elektrode eines Sensors in mecha­nische Schwingungen versetzt und so eine gerichtete und gebündelte Schallwelle ins angrenzende Medium abstrahlt. Der am Messobjekt reflektierte und zum Sensor zurückgelangte Anteil der Schallwelle wird wieder in einen elektrischen Impuls umgewandelt und verstärkt. Mit Hilfe eines Taktgebers wird die Schall-Laufzeit vom Aussenden bis zum Empfang des reflektierten Impulses in Schritten von 0,05 mm Luftstrecke zerlegt. Die Einzelschritte werden gezählt, ausgewertet, gespeichert und der Datenschnittstelle zur Weiterverarbeitung zugeführt. Der über eine Messperiode gespeicherte Zählerstand gibt die Entfernung vom Sensor zum Messobjekt mit einer Auflösung von maximal 0,05 mm Luftstrecke an.

Der Messbereich beginnt von der Sensorvorderkante +30mm bis ca. 2m bei passiven Sensoren ohne Hilfsreflektor. Bei Sensoren mit einem Hilfsreflektor beginnt der Messbereich ca. 30mm hinter dem Hilfsreflektor in Schallrichtung. Sensoren mit Hilfsreflektor werden immer dann verwendet, wenn hochgenaue Messungen erforderlich sind. Bei Messungen, die eine Genauigkeit von >= 1 mm zulassen, oder bei Relativmessungen, wird kein Hilfsreflektor benötigt.

Die Genauigkeit der Messung hängt allein von den verwendeten Sensoren und den Umgebungsbedingungen ab. Das UAS arbeitet von sich aus immer mit einer Auflösung von 0,01 mm. Dies wird durch die verwendete Hardware und die Taktrate bestimmt. Alle Rechnungen werden mit 32 Bit Fließkommaarithmetik ausgeführt. Dieses Ultraschallgerät zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

 

  • Hohe Messfolgefrequenz von bis zu 200 Hz durch Einsatz eines Microcon­trollers
  • RS232- Schnittstelle und analoger Strom und Spannungsausgang
  • Messwertanzeige auf 5-stelligem LC-Display
  • Laufzeitabhängige Verstärkungsregelung des Ultraschallsignals
  • Reset des aktuellen Messwertes für Relativmessungen
  • Alle Systemparameter über Schnittstelle einstellbar
  • Toleranzkontakte

Das UAS-System ist für den Anschluss unterschiedlicher Ultraschallwandler ausgelegt:

  • Sellstrahler für hochgenaue Messungen, +/- 0,1 mm im Nahbereich
  • Piezokeramische Schallwandler für Messungen größerer Abstände (bis 10m)

Zubehör:

  • Netzteil 220VAC/24VDC