Laufzeit durch Filter

Karl Kalchgruber schrieb:

Das gibt Dir für jede Kreisfrequenz w die Phasengeschwindigkeit vphase=w/k, wobei k die Wellenzahl k=2 pi/Wellenlänge ist.

Wenn die Bandbreite deines Signales schnal gegen die Filterbandbreite ist, bleiben gaußförmige Pulse gaussförmig und die Laufzeit (Propagationszeit des Pulsschwerpunktes) ist die sogenannte Gruppengeschwindigkeit v_group=dw/dk. Wie die Phasengeschwindigkeit kann diese positiv sein, negativ oder auch die Lichtgeschwindigkeit überschreiten ohne physikalische Gesetze zu verletzen.

Ist die Bandbreite grösser, ist im allgemeinen nicht mehr garantiert, daß der Ausgangspuls gaußförmig aussieht (was hinten raus kommt, kann nahezu beliebig deformiert aussehen und auch mehrere Pulse beinhalten). Dann hängt es von der Zielsetzung ab, was Du überhaupt sinnvoll als Pulslaufzeit bezeichnen kannst.

Berechnen kannst Du das, indem Du Deinen Eingangspuls fouriertransformierst und so als (kontinuierliche) Summe von sinusschwingungen darstellst. Jetzt erhält jede Frequenzkomponente den von Dir gemessenen Phasenschub phi und die Abschwächung a (Multiplikation mit a*exp(i phi) ) und wenn Du jetzt zurücktransformierst, weißt Du, wie dein Puls hinterher aussieht.

Gruß, Jürgen

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Jürgen Appel schrieb:

Für nicht-Physiker: -d \phi / d \omega

Also negative Ableitung des Phasenganges. Da zeigt sich auch wieder, warum linearphasige Filter so toll sind. :-)

Gruß Henning

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"Karl Kalchgruber" schrieb im Newsbeitrag news:4819f030$0$12126$ snipped-for-privacy@aconews.univie.ac.at...

Hallo Karl,

Wie man es mit viel Aufwand rechnen kann, hat Jürgen schon angedeutet. Viel einfacher und genauer geht es mit SPICE. SPICE kann das direkt im Zeitbereich simulieren was viel genauer ist als der Umweg über den Frequenzbereich, da dort einige Randbedingeungen zu beachten sind damit die Transformationen keine Artefakte erzeugen.

Dein Schweizer Taschenmesser für die Elektronik heißt LTspice!

Gruß Helmut

Karl Kalchgruber schrieb:

lter.

ann

ale.

Was noch nicht erw=E4hnt wurde, ist die Gruppenlaufzeit. Die ist zB bei Impulsen, FM Signalen wichtig. Dazu:

--=20 mfg hdw

Ok, hast ja schon einschlaegige Antworten bekommen. Ein Tip als alter Ultraschaller:

Ein Burst von 5 Perioden ist ein sehr breitbandiges Signal. Wenn Du eine definierte Verzoegerung brauchst, sieh Dir Delay Lines (Belfuse etc.) an. Diese werden normalerweise stromgesteuert, damit die Streukapazitaeten nicht so zuschlagen.

BTW fuer PZT-5H sind 5 Perioden etwas viel. Ueblich sind 2-3, es sei denn, Ihr wollt Puls-Doppler oder Farb-Doppler machen.

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Gruesse, Joerg

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ich schrieb:

Das ist natürlich die Gruppen_laufzeit_.

Gruß Henning

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Hatte ich oefter in Meetings gehoert, dass Deutsche den Ausdruck Group Speed benutzten. Irgendwie wissen die anderen dann aber trotzdem, was gemeint ist, denn einer der bekannteren deutschen Ausdruecke in Amerika ist "Mach schnell!" :-)

--
Gruesse, Joerg

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Helmut Sennewald schrieb:

Hallo, ich habe jetzt mal meine Schaltung (ein HP & ein TP 2.Ordnung hintereinander) in LTspice eingegeben und simuliert.

Ich habe einen Burst von 5 Sinusschwingungen mit 250kHz durchgeschickt.

Wenn ich eine AC-Analyse der Filterschaltung mache gibt er mir bei

250kHz eine Phasenverzögerung von -22,3° (=> 248ns) und eine Gruppenlaufzeit von 590 ns an.

Wenn ich im Zeitbereich simuliere sehe ich nach der 2 (Sinus-)Periode eine konstante Verzögerung von 246ns zwischen Eingang und Ausgangssignal. Was ja mit dem berechneten Phasengang übereinstimmt.

Die ersten beiden Ausgangsperioden schauen so aus wie eine Exp-Funktion überlaget ist. Wenn ich den zeitlichen Abstand zwischen Ein-&Ausgang bei den Nulldurchgängen der Eingangsfunktion bestimme so sehe ich dort nur ca. 140ns Abstand.

Wie hängt das ganze nun mit der Gruppenlaufzeit zusammen? (Oder hat die hier keine Aussagekraft?)

/Koarl

Joerg schrieb:

Ich brauche keine Verzögerungsleitung sondern möchte wissen welche Verzögerungszeit ich in der Elektronik verursache.

Ich habe das ganze nun mal mit LT-Spice simuliert. (in einem Beitrag weiter oben beschrieben)

Dabei wurde mir die Problematik mit dem 'Einschwingen' des Signals wenn es durch einen 'Bandpass' läuft bewust.

Jetzt möchte ich dich als "alter Ultraschaller" fragen. Wenn ich das US-Signal durch mein Medium schicke dann läuft es ja auch durch eine eine Art (akustischen)Bandpass und wird deshalb auch verzerrt,oder?.

Zur Bestimmung der Laufzeit mache ich den Nulldurchgangs-Komperator erst scharf wenn ich vorher eine gewisse Amplitude detektiert habe. Damit habe ich aber immer eine streckenabhängige Verzögerung drinnen? Kann man das irgendwie kompensieren oder lebt man damit?

Aehm, was ist PZT-5H? Ich möchte nur den Durchfluss durch ein Rohr messen und sende deshalb quer durchs Rohr.

/Koarl

"Karl Kalchgruber" schrieb im Newsbeitrag news:481b78c3$0$12126$ snipped-for-privacy@aconews.univie.ac.at...

Hallo Karl,

wahrscheinlich ist dein Signal(Hüllkurve deines Bursts) zu breitbandig. Deshalb kommt da etwas anderes heraus.

Kannst du mal deine Schaltung als Text anhängen. (Das ist der Text im ".asc"-file.

Version 4 SHEET 1 880 680 WIRE 224 80 64 80 ...

Gruß Helmut

Helmut Sennewald schrieb:

Aha, ich habe mal einfach nur ein Rechteck angenommen... Wenn ich meinen Burst schicke muss ich dem eine gaußförmige Hüllkurve geben? (oder erledigt das die Akustik bzw. US-Transmitter für mich ;-)

Ich habe mal das *.asc File angehängt und das zur Simulation verwendete OP-Modelfile...

******************************************************************

BP.ASC-File:

------------ Version 4 SHEET 1 1468 680 WIRE 304 -224 272 -224 WIRE 400 -224 368 -224 WIRE -352 -176 -352 -192 WIRE -64 -176 -352 -176 WIRE -352 -160 -352 -176 WIRE -64 -128 -64 -176 WIRE 176 -128 -64 -128 WIRE 272 -128 272 -224 WIRE 272 -128 256 -128 WIRE 304 -128 272 -128 WIRE 400 -128 400 -224 WIRE 400 -128 384 -128 WIRE 1216 -112 1104 -112 WIRE 1344 -112 1216 -112 WIRE 608 -96 544 -96 WIRE 752 -96 688 -96 WIRE 896 -96 752 -96 WIRE 1104 -96 1104 -112 WIRE 1216 -96 1216 -112 WIRE -352 -64 -352 -80 WIRE 272 -32 272 -128 WIRE 272 -32 256 -32 WIRE 816 16 816 -16 WIRE 1280 16 1280 -16 WIRE 304 32 304 0 WIRE 752 32 752 -96 WIRE 784 32 752 32 WIRE 896 32 896 -96 WIRE 992 32 896 32 WIRE 1104 32 1104 -16 WIRE 1104 32 1072 32 WIRE 1120 32 1104 32 WIRE 1216 32 1216 -32 WIRE 1216 32 1200 32 WIRE 1248 32 1216 32 WIRE 176 48 176 -32 WIRE 272 48 176 48 WIRE 784 48 784 32 WIRE 896 48 896 32 WIRE 896 48 848 48 WIRE 1344 48 1344 -112 WIRE 1344 48 1312 48 WIRE 1392 48 1344 48 WIRE 272 64 272 48 WIRE 400 64 400 -128 WIRE 400 64 336 64 WIRE 464 64 400 64 WIRE 544 64 544 -96 WIRE 544 64 528 64 WIRE 576 64 544 64 WIRE 672 64 640 64 WIRE 736 64 672 64 WIRE 784 64 736 64 WIRE 1248 64 1232 64 WIRE -416 80 -416 48 WIRE -304 80 -304 48 WIRE 272 80 208 80 WIRE 208 96 208 80 WIRE 992 112 992 32 WIRE 1104 112 1104 32 WIRE 1104 112 1072 112 WIRE 1120 112 1104 112 WIRE 1200 112 1200 32 WIRE 672 128 672 64 WIRE 736 128 736 64 WIRE 816 128 816 80 WIRE 1104 128 1104 112 WIRE 1280 128 1280 80 WIRE 304 144 304 96 WIRE -416 224 -416 160 WIRE -304 224 -304 160 WIRE 672 224 672 208 WIRE 736 224 736 208 WIRE 736 224 672 224 WIRE 1104 224 1104 192 WIRE 736 240 736 224 FLAG -416 224 0 FLAG -304 48 V+ FLAG -304 224 0 FLAG 816 128 V- FLAG -416 48 V- FLAG -352 -64 0 FLAG -352 -192 vc FLAG 816 -16 V+ FLAG 736 240 0 FLAG 1280 128 V- FLAG 1280 -16 V+ FLAG 1232 64 0 FLAG 1104 224 0 FLAG 1392 48 OUT FLAG 304 144 V- FLAG 304 0 V+ FLAG 208 96 0 SYMBOL voltage -304 64 R0 SYMATTR InstName V2 SYMATTR Value 15V SYMBOL voltage -416 64 R0 SYMATTR InstName V3 SYMATTR Value -15V SYMBOL voltage -352 -176 R0 WINDOW 123 24 44 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR Value2 AC 1 SYMATTR InstName V4 SYMATTR Value SINE(0 0.25 250000 3us 0 0 5) SYMBOL Opamps\\opamp2 816 -16 R0 SYMATTR InstName U2 SYMATTR Value AD825_15V SYMATTR Value2 AD825_15V SYMBOL Opamps\\opamp2 1280 -16 R0 SYMATTR InstName U1 SYMATTR Value AD825_15V SYMATTR Value2 AD825_15V SYMBOL res 720 112 R0 WINDOW 3 38 70 Left 0 SYMATTR Value 680k SYMATTR InstName R1 SYMBOL cap 640 48 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C1 SYMATTR Value 100p SYMBOL cap 528 48 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C2 SYMATTR Value 100p SYMBOL res 704 -112 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 33k SYMBOL res 1088 16 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R3 SYMATTR Value 2k2 SYMBOL res 1216 16 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R4 SYMATTR Value 6k8 SYMBOL cap 1088 128 R0 SYMATTR InstName C3 SYMATTR Value 100p SYMBOL cap 1200 -96 R0 SYMATTR InstName C4 SYMATTR Value 10p SYMBOL res 1088 -112 R0 SYMATTR InstName R5 SYMATTR Value 10k SYMBOL res 1088 96 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R6 SYMATTR Value 22k SYMBOL res 1216 96 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R7 SYMATTR Value 12k SYMBOL res 656 112 R0 WINDOW 0 -35 45 Left 0 WINDOW 3 -5 80 Right 0 SYMATTR InstName R8 SYMATTR Value 47k SYMBOL Opamps\\opamp2 304 0 R0 SYMATTR InstName U3 SYMATTR Value AD825_15V SYMATTR Value2 AD825_15V SYMBOL res 400 -144 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R9 SYMATTR Value {x*10K} SYMBOL res 272 -144 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R10 SYMATTR Value {(1-x)*10k} SYMBOL cap 368 -240 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C5 SYMATTR Value 10p SYMBOL res 272 -48 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R11 SYMATTR Value 100 TEXT -448 328 Left 0 !.include AD825_15V.lib TEXT -448 288 Left 0 !.tran 25u TEXT 176 -296 Left 0 !.param x (30/128)

******************************************************************

AD825_15V.lib - File:

---------------------

• AD825 SPICE Macro-model 11/19/99, Rev. B

• JCH / ADI Cent Apps

*

• Copyright 1999 by Analog Devices, Inc.

*

• Refer to "README.DOC" file for License Statement. Use of this model

• indicates your acceptance with the terms and provisions in the License Statement.

*

• THIS MODEL ONLY WORKS FOR POWER SUPPLIES OF +/-15V. FOR POWER SUPPLIES OF

• LOWER VALUE, USE THE AD825_5V PART. PARAMETERS FOR THIS MODEL MATCH THE

• PARAMETERS SPECIFIED UNDER +/-15V CHARACTERIZATION ON THE DATA SHEET.

*

• Node assignments

• non-inverting input

• | inverting input

• | | positive supply

• | | | negative supply

• | | | | output

• | | | | | .SUBCKT AD825_15V 1 2 99 50 30

*

• INPUT STAGE & POLE AT 245 MHZ

• R3 5 50 725 R4 6 50 725 C2 5 6 0.3E-12 I1 99 4 1.0E-3 J1 5 2 4 JX J2 6 3 4 JX Cin1 1 0 3E-12 Cin2 2 0 3E-12 Ios 1 2 20p Vos 1 3 1mV

• EREF1 98 97 99 0 0.5 EREF2 97 0 50 0 0.5

*

• GAIN STAGE & POLE AT 5.1 KHZ

• R5 9 98 6.5E6 C3 9 98 4.6p G1 98 9 5 6 9.2E-4 V2 99 8 2.3 V3 10 50 2.25 D1 9 8 DX D2 10 9 DX

*

• POLE AT 200 MHZ R9 23 98 1E6 C8 23 98 0.8E-15 G5 98 23 9 98 1E-6

*

• OUTPUT STAGE

• R15 29 40 16 R16 29 41 16 L1 29 31 6E-12 V6 31 30 0 G7 29 40 99 23 6.25E-2 G8 41 29 23 50 6.25E-2 V4 25 29 0.2 V5 29 26 0.2 D3 23 25 DX D4 26 23 DX Vt1 99 40 0 Vt2 41 50 0

* *SUPPLY CURRENT CORRECTION

• ISY 99 50 5.5m

Fo1 98 110 V6 1 Do1 110 111 dx Do2 112 110 dx Vi1 111 98 0 Vi2 98 112 0

Fsy1 0 99 Vt1 1 Fsy2 99 0 Vi1 1 Fsy3 50 0 Vt2 1 Fsy4 0 50 Vi2 1

*

• MODELS USED

• .MODEL JX PJF(BETA=1.1E-3 VTO=-2.000 IS=5E-12) .MODEL DX D(IS=1E-15) .ENDS

Eher ein Tiefpass. Kommt auf das Material an, aber bei den meisten werden die hoeheren Frequenzanteile staerker abgeschwaecht als die unteren. Das heisst, bei Pulssendungen mit hoher spektraler Breite sackt Dir das obere Seitenband weg.

Hier verstehe ich nicht, was Du machen moechtest. Fuer praezise Laufzeitmessungen korreliert man normalerweise mit der Form des ausgesendeten Burst.

Es ist eine sehr gaengige Transducer-Keramik.

Die Durchflussmenge der Fluessigkeit? Dazu brauchst Du einen Winkel. Quermessung geht auch, aber nur mit recht aufwendiger Array-Verarbeitung und wenn die Partikel in der Fluessigkeit signifikant sind.

--
Gruesse, Joerg

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Ich möchte Laufzeit des Impulses mit einer Start/Stopp-Schaltung die mir einen 'schnellen' Zähler kontrolliert bewerkstelligen.

Die Schaltung für den Stoppimpuls möchte ich so gestalten, das wenn das Signal einen gewissen Triggerpegel überschreitet ein Nulldurchgangsdetektor scharf wird und mir den Zeitpunkt des nächsten Nulldurchgangs liefert. (sollte damit weniger von der Signalamplitude abhängen)

Für Korrelation brauche ich einen schnellen DSP oder geht das auch anders? Welche Abtastraten bekommt man da zusammen?

Ja, ich hätte schräg schreiben sollen und mit zwei Strecken um c & v der Flüssigkeit messen zu können.

/Koarl

Hmm, das geht normalerweise anders. Man sendet einen Burst und schickt ihn durch einen Bandpass, an dessen Ausgang der Schwellwertdetektor haengt.

Die Geschwindigkeit dann mit Range Gate Doppler. Ein Range Gate macht fuer die Ankunftsperiode des Pulses auf und es geht auf einen Mini Circuits Mixer oder dergleichen. Gemischt wird mit der Sendefrequenz. Am Ausgang dann das uebliche I/Q Geraffel.

:-)

--
Gruesse, Joerg

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Helmut Sennewald schrieb:

Mike ist Schweizer?

Gruß Dieter

Karl Kalchgruber schrieb:

urve

)

US-Transmitter? Senden und empfangen =FCber denselben Piezo.

Dann darf es kein Ausschwingen des Sendeimpulses geben. Bei Radar (Magnetron) wird das durch eine unterangepa=DFte Laufzeitkette erreicht.

--=20 mfg hdw

"Dieter Wiedmann" schrieb im Newsbeitrag news:481bfa51$0$7543$ snipped-for-privacy@newsspool1.arcor-online.net...

Hallo Dieter,

Nein.

Die Taschenmesser mit den vielen Funktionen werden als Erfindung der Schweizer betrachtet. Wobei beim Wort Schweizer auch noch Qualität hinein interpretiert wird. Als Kind war ich stolz darauf so ein Taschenmesser zu besitzen. Gruß Helmut

Helmut Sennewald schrieb:

Ironie wird immer sofort erkannt.

Gruß Dieter

"Karl Kalchgruber" schrieb im Newsbeitrag news:481b8b8b$0$10578$ snipped-for-privacy@aconews.univie.ac.at...

Hallo Karl,

Ich habe dir ein Beispiel geschickt wo group-delay und Zeitbereich übereinstimmen. Ich habe den .asc-File hier nicht angehängt, da er überlang Zeilen enthält die dann manuell repariert werden müssten.

Vielleicht kannst du ja an dem Beispiel, das ich dir geschickt habe, deinen Burst testen.

Gruß Helmut