Ultraschallradar

Hallo,

ich suche Grundlagen über Radar/Sonar weil ich mir gerne ein Kurzstreckenradar bauen möchte. Ich dachte so an 10m Reichweite mit einer Auflösung von 5cm. Ist sowas prinzipiell mit US machbar und welche Anforderungen werden dabei an die Auswertelektroniik gestellt. Also tut es ein mittelprächtiger AD-Wandler mit FPGA oder ist es aufwändiger? Kann man die Theorie von elektomagnetischen Radar auch auf US übertragen?

Danke Martin L.

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Martin Laabs
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Ja. So ähnlich habe ich mir das auch vorgestellt. Nur scheint es bei dieser URL ja eher ein Drehbarer Abstandssensor sein. Dort steht eine Entfernungsauflösung von 1cm. Aber ich befürchte das man Objekte die nur ein oder zwei Zentimeter gross sind nicht detektiert. Weil die Empfangskeule von dem Radarempfänger ja doch relativ gross ist. Aber wenn man das Konzept etwas ändert und sich einen schlauen Algorithmus ausdenkt/abkupfert könnte man da sicher was draus machen.

Danke Martin L.

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Martin Laabs

Hallo Martin,

Das ist alles eine Frage der Signalverarbeitung. Diese ist nicht von Pappe. Hin und wieder hat es uns ein paar Jahre gekostet, wenn wir das letzte Quaentchen aus einem Echo herauskitzeln mussten.

Auch der gesendete Puls muss spektral astrein sein. Nach meiner Erfahrung ist das eine der am haeufigsten verletzten Regeln bei Ultraschall. Ich habe sogar Faelle gesehen, wo das nie jemand nachgemessen hatte.

Gruesse, Joerg

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Joerg

Martin Laabs schrieb:

ich weiß zwar nicht genau ob dir der link nützlich ist, aber bei dem roboter ist die umwelterkennung auch über eine art radar realiesiert.

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Gruß Sven

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Sven Meier

Martin Laabs schrieb:

Hallo,

bei Flederm=E4usen funktioniert das offenbar gut, die Aufl=F6sung scheint= =20 noch besser zu sein, sonst h=E4tten die zu wenig Jagderfolge.

Bye

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Uwe Hercksen

Uwe Hercksen schrieb:

Die Auflösung scheint so gut zu sein, das Fledermäuse die Fäden von Spinnennetzen offensichtlich orten können.

--
gruss horst-dieter
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horst-d.winzler

horst-d.winzler schrieb:

on=20

Hallo,

ja Du hast recht, ich habe auch was =FCber Versuche mit gespannten=20 Nylonf=E4den gesehen, auch denen wichen die Flederm=E4use problemlos aus.=

Bye

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Uwe Hercksen

Hallo Martin, eine Auflösung von 5cm halte ich schon für machbar, eine Genauigkeit von 5cm auf 10m eher nicht, da dabei die Schwankungen der Schall- geschwindigkeit mit hineinspielen. Zumindest muss man wohl die Umgebungstemperatur mit einrechnen und man sollte auch etwaigen Wind nicht vergessen. Gruss Harald(der sogar den Einfluss der Temperatur auf die Lichtgeschwin- digkeit bei seinen Messungen berücksichtigen muss)

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Harald Wilhelms

Martin Laabs schrieb:

Prinzipiell ja.

Entfernungsmessung könnte auch durch Phasenvergleich zwischem direktem und empfangenem Signal vorgenommen werden. Könnte die benutzte Wellenlänge in den Bereich der möglichen Entfernung kommen, kommt es zu Mehrdeutigkeiten. Denkbar ist es auch, dem Sendesignal ein Sinussignal aufzumodulieren. Dann wird deren Phasenverschiebung zur Entfernungsmessung herangezogen.

--
gruss horst-dieter
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horst-d.winzler

OK. Sowas habe ich mir gedacht. Aber gibt es dazu gute Literatur? Weil sich sowas alles selber auszudenken ist sicher alles andere als trivial. Macht es evt. Sinn mehrere Empfänger als Array zu bauen?

Tschüss Martin L.

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Martin Laabs

Überhaupt schonmal versucht diese newsgroup mit "Ultraschall*" zu googlen ? Das Thema taucht speziell mit irgendwelchen Hobbyrobotern laufend auf. Bei TI gibt es für MPS430 wohl auch ApplicationNote dazu. Man findet vermutlich bei ebay derartige Entfernungsmesser die man ausschlachten kann, hat dann bereits Reflektor der bündelt. Einziger Nachteil, daß die vermutlich nur eine einzelne Kapsel haben was die Schaltungs- technik etwas erschwert.

Phased Array gibts für Hobbyroboter auch eine Beschreibung das ist aber eher exotisch. Gängig eher für "bildgebende Verfahren" in der Medizintechnik oder (sidescan-)Sonar in Meerestechnik.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Martin Laabs schrieb:

Aufgrund unserer Erfahrung kann ich sagen, daß das machbar ist. Man muß aber die Auflösung etwas besser definieren: Soll es sich hier um die Auflösung der Entfernung handeln, um Sichtbarmachung von zwei Gegenständen, die 5cm entfernt sind, oder auch darum, daß man Gegenstände sieht, die 5cm groß sind. Je nachdem, wie man es definiert kann es leichter oder auch schwieriger sein. Ich würde behaupten, daß man auf 10m sogar Auflösung in Milimeterbereich erreichen müßte. Es lassen sich auch die Fluktuationen in der Luft kompensieren, dann muß man auf Geräte mit mehreren Sendern und/oder Empfängern zurückgreifen und die Methode der synthetischen Apertur vervenden. Solche Geräte zu entwickeln wird aber nicht unbedingt billig. Sie nachher zu bauen kann schon ganz billig werden.

Die Theorie der Sonars ist nicht grundsätzlich anders als die Theorie von Radargeräten, nur die Praxis. Es gibt außerdem noch zusätzliche und andere Störfaktoren. Es ist sicher auch schwieriger, brauchbare Literatur zu finden - wahrscheinlich weil viel weniger solche Anlagen gebaut werden. Da ich einige verwandte Projekte gemacht habe, kann ich sagen, daß die Anwenungsmöglichkeiten der Ultraschallmessungen in der Luft bei weitem nicht ausgereizt wurden. Es kann noch einiges kommen, wenn sich Mittel und Bedarf für solche projekte finden.

Wieslaw Bicz

---------------========== OPTEL sp. z o.o. ===========---------------

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--------==== mailto: snipped-for-privacy@optel.pl -=-

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Wieslaw Bicz

mW gabs mal eine Bauanleitung im Elektor mit getrenntem Sender und Empfänger.

Geräte die noch 0-3m anzeigen sind als Höhenmesser für Flugzeuge gebaut worden. Ein Urahn der FM-Höhenmesser war das FuG 101/101a. Wurde nach Weltkrieg II von den Franzosen mit der Bezeichnung "Aviasol A.M.210" serienmäßig gebaut. Die hatten sogar die Senderöhren LD_2 unter TAM_10 nachgebaut. War eine exakte Kopie ;-) Prinzip war, das der Sender zwischen 337...400MHz gewobbelt wurde. Sendeleistung 1,5W. Zwischen der direkten Einstrahlung und der Rückstrahlung ergab sich je nach Laufzeit eine Frequenzdifferenz. Da direktes und verzögertes Signal denselben Empfänberzug durchliefen, hatte Alterung keinen Einfluß. Diese Frequenzdifferenz ist proportional der Höhe und kann direkt angezeigt werden.

Literatur: Trenkle, Fritz.: Bordfunkgeräte- Vom Funksender zum Bordradar. S.160-166. Verlag: Bernhard & Graefe

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gruss horst-dieter
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horst-d.winzler

Martin Laabs schrieb:

Da war neulich ein Ultraschall Füllstandsmesser in einem ELV-Heft(5/2004) drin. Vielleicht hilft Dir das ja weiter.

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Gruß Andreas

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Andreas Fecht

Uwe Hercksen wrote in news: snipped-for-privacy@mew.uni-erlangen.de:

Da steckt aber auch ein über Jahrtausende optimiertes neuronales Signalverarbeitungssystem dahinter. Besonders interessant ist ja, das die damit "sehen" können. Also auch ihre Beute charakterisieren können.

M.

--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.
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Matthias Weingart

Was genau willst Du denn machen?

Man kann sogar mit "normalem" Schall recht hohe Auflösungen erreichen. Das GFAI in Berlin-Adlershof hat eine akustische Kamera entwickelt:

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Ciao, Oliver

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Oliver Bandel

So genau ist das noch nicht raus. Aber ursprünglich als Ergänzung zum GPS für Robotornavigation. Aber das ist im Moment nicht mein primäres Ziel. Ich würde mich halt gerne in die Thematik Radar einarbeiten. US weil niederfrequent und von der Schaltungstechnik nicht so aufwändig. Ausserdem erhält man höhere Auflösungen wie man bei der Fledermaus sieht.

Ich habe mittlerweile auch schon einiges gelesen aber es fehlt mir immer noch ein Buch welches nicht nur allgemein die Funktionsweisen erläutert sondern auch mal detailiert auf die Algorithmen/Mathematik eingeht. Aber ich befürchte das muss man sich alles neu ausdenken weil es niemand verraten wird. Mich beschäftigt gerade die Frage ob man eine Winkelauflösung kleiner als den Abstrahlwinkel der US Kapsel erreichen kann. Und zwar nicht nur bei einem Pulsradar (womit das funktioniert) sondern auch bei einem FM Radar damit ich sowohl Geschwindigkeit als auch Entfernung zum Ziel messen kann.

Und falls jemand einen Hersteller von Ultraschall phased arrays kennt wäre ich für einen Tip sehr dankbar.

Tschüss Martin L.

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Martin Laabs

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Dirk

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Dirk Ruth

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