ultradźwiękowy wiatromierz zasada działania?

Feb 07, 2007 34 Replies

Użytkownik "at" snipped-for-privacy@op.pl napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@newsgate.onet.pl...

Czestotliwosc zawsze ta sama w odbiorniku co w nadajniku, zmieniac sie bedzie jedynie czas po jakim sygnal dotrze od nadajnika do odbiornika.

Witam ,

Chyba będę ostatnią osobą w dyskusji. Jedyną sensowną wypowiedzią w dyskusji była odpowiedź kolegi Ghost'a (pierwsza - cyt. :Moze dopplerem?) Później niestety , podobnież jak wszyscy inni 'repostowicze' - improwizował.

Zajrzyj do podręczników fizyki : efekt Dopplera - pozorna zmiana częstotliwości spowodowana prędkością przemieszczania się względem siebie żródła i odbiornika sygnału. Z premedytacją nie piszę jakiego rodzaju jest to sygnał. Może być to fala akustyczna lub elektromagnetyczna. Ta druga jest wykorzystywana przez gliniarzy do pomiaru prędkości naszych wózków.

Nie ma znaczenia , czy żródło dźwięku , czy obiekt odbijający dźwięk się porusza jeden względem drugiego. Jest to jedynie kwestia przyjęcia pewnego układu odniesienia. Istotnym jest (i jego zrozumienie) wzór : F'=F0*(1-v/c) lub F'=F0*(1+v/c), gdzie: F' - częstotliwość odbierana F0 - częstotliwość nadajnika v - prędkość ruchu obiektu c - prędkość propagacji fali (akustycznej bądź elektromagnetycznej) w danym ośrodku (rózna jest prędkość propagacji fali akustycznej np. w powietrzu i w wodzie)

1-szy wzór dotyczy sytuacji , gdy obiekty oddalają się od siebie , 2-gi gdy zbliżają się do siebie.

A teraz jak to zmierzyć?? Na Boga !! ELEKTRONICY !! Zwykła demodulacja FM.

Wiatr , a więc ruch cząstek powietrza powoduje w 'zderzeniu' z akustyczną falą nadawczą odbiór sygnału 'przesuniętego' w dziedzinie częstotliwości.

Zalety takiego układu :

Znakomita dokładność ze względu na stosunkowo małą prędkość propagacji dźwięku w powietrzu (patrz pow. wzory)

Wady :

Mały zasięg

Ta sama zasada (akustyczna) sprawdza się w ultrasonografii do badania przepływu krwi w naczyniach.

JASNE ??!!

Pozdr. ,

MH

Ja nie wiem jak dzialaja ale mam pomysl jak taki wiatromierz zrobic. Czytalem wszystkie wypowiedzi wiec jedna wiecej nie zaszkodzi. Otoz sprawa jest prosta w zasadzie ale trudna w realizacji. Zaden efekt Dopplera, zadne pomiary zmian czestotliwosci tylko zwykly pomiar czasu przelotu impulsu ultradzwiekowego bym zastosowal. Otoz wiadomo, ze dzwiek rozchodzi sie w powietrzu z predkoscia nazwijmy ja d. Jesli umiescimy nadajnik impulsow w odleglosci s od odbiornika to czas potrzebny na przebycie tej odleglosci bedzie rowny t = s/d. To bedzie gdy nie ma wiatru. A jak wiatr zawieje z predkoscia v to wtedy ten czas przelotu sie zmieni i wyniesie t = s/ (d +- v). Znak "+" gdy nadajnik bedzie nadawal z wiatrem a "-" gdy pod wiatr. Gdyby sie chcialo okreslic kierunek wiatru no to trzeba ten wzor jeszcze rozbudowac o funkcje cos fi gdzie fi bedzie katem pomiedzy kierunkiem wiatru a prosta laczaca nadajnik z odbiornikiem. Mysle, ze jeden nadajnik i trzy odbiorniki ustawione wokol niego co 120 stopni zalatwia i pomiar predkosci i kierunku. Wtedy czas przelotu impulsu do poszczegolnych odbiornikow bedzie rowny t = s / (d +- v cos fi). Teraz sprawa trudniesza, realizacji. Trzebaby zastosowac mikroprocesor, ktory czasy przelotu sygnalu pomiedzy nadajnikiem a odbiornikami przetworzylby na oczekiwane wartosci predkosci i kierunku z ktorego wiatr wieje. Krotki pik ultradziwkowy (UD)lub nawet dzwiekowy (ale ten bedzie niepotrzebnym zrodlem slyszalnego halasu) moze byc generowany np co sekunda aby "prockowi" dac czas na obliczenie i po sprawie. Moze byc problem z wykonaniem odpowiedniego nadajnika; wyobrazam go sobie jako krysztal soli, taki jakie pracuja w nawilzaczach elektronicznych, do ktorego nalezaloby nalepic lekki, ostry stozeczek aby promieniowal fale UD we wszystkich kierunkach jednakowo. Odbiorniki korzystnie byloby rozmiescic w jaknajwiekszej odleglosci od nadajnika ale tak na oko to kilkadziesiat cm bedzie OK. PZDR.

Użytkownik "tornad" snipped-for-privacy@optonline.net napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@newsgate.onet.pl...

Znaczy podsumowujesz? ;p

Fragmentu z trzema elementami pomiaru z mojego posta niedokladnie zrozumiales. Pomiary powinny byc wykonywane w kierunkach wzajemnie prostopadlych - cos jak kartezjaski uklad wspolrzednych w przestrzeni trojwymiarowej. Wtedy mierzymy taz skladowa pionowa, a wiec wychwytyjemy sytuacje, gdy wiatr wiele ze skladowa predkosci w dol lub w gore.

Użytkownik "Mariusz Hajduk" snipped-for-privacy@o2.pl napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@newsgate.onet.pl...

Niestety ta odpowiedz byla szybkim strzalem z biodra, jak czesto bywa niecelna, a wiec bledna...

Spowodowana "ruchem" nie "predkoscia przemieszczania sie". Kluczowy jest tu kawalek "przemieszczania się względem siebie żródła i odbiornika" Hmm, wiesz - my tu zakladamy, ze i zrodlo i odbiornik nie poruszaja sie wzgledem siebie, a zmiana czestottliwosci w ukladzie odbiornik-nadajnik pojawi sie na wskutek efektu dopplera tylko wtedy gdy oba poruszaja sie wzgedem siebie.

[ciach]

Obawaim sie, ze ze wzgeldu na trywialny blad jaki raczyles uczynic zaraz na poczatku "wykladu dla maluczkich", to chyba nie bardzo jasne...

Hint: jesli bedziesz dalej kontynuowal w tym tonie to nawet jesli mialbys racje, nie bylbys dobrze odbierany - a w sytuacji braku racji...

Ogolnie masz racje, ale probowales troche policzyc ?

baza pomiarowa powiedzmy 10cm. Dzwiek przebywa to w 300us. wiatr 1m/s zmienia ten czas o ok 1us. Dla procka jeszcze znosnie, gorzej z przetwornikami. Jeszcze gorzej jak chcemy wyswietlac jedno miejsce po przecinku :-)

po pierwsze - trudno znalezc "dookolny" nadajnik, po drugie - zobacz jaka precyzja ustalenia odleglosci potrzebna. Mierzy sie w dwie strony. A wtedy 2 tory wystarcza [a raczej 3 i mamy 3d].

J.

W powietrzu ma.

Poza tym nadajnik mogl zostac wylaczony i anihilowany, a fala nadal biegnie ....

Nie czytales mojej wypowiedzi - nic nie zmierzysz, bo wyjdzie zero.

Jakby ci sie udalo uzyskac odbicie dzwiekow od wiatru to bys zmierzyl .. probuj.

J.

Hmm, to moze jednak doppler - tyle, ze mierzyc dudnienia. Dwa nadajniki z dwoch kierunkow nadajace ta sama czestotliwosc w odpowiedniej odleglosci i z tak sfazowanym sygnalami by sie nawzajem wygluszay. Jak powieje, mamy dopplera w osrodku, ale z dwoch stron zmienia inaczej czestotliwosc - powinny sie pojawic dudnienia.

Uzytkownik "Ghost" snipped-for-privacy@m.com napisal w wiadomosci news:eqhl6p$4v8$ snipped-for-privacy@nemesis.news.tpi.pl...

Ulepszenie ;-) W powyzszym modelu nie uchwycimy kierunku wiatru. Jakby czestotliwosci sie roznily w obu nadajnikach o odpowiednio dobrana wartosc - wowczas "zmniejszanie dudnien" to wiatr w jedna strone, a "zwiekszanie" to w druga. Wartosc musi byc tak dobrana, zeby wyzerowanie dudnien zachodzilo przy maksymalnym zakresie pomiarowym przyrzadu.

Ale nie ma zadnego dopplera :-)

Owszem, mozesz zrobic sprzezenie: mikrofon-wzmacniacz-glosnik. Wzbudzi sie pisk, a czestotliwosc zalezy m.in. od opoznienia w przelocie przez powietrze.

To juz mozna zdudniac, ale na ile dokladnie i stabilnie wyjdzie to nie wiem.

J.

Wszystko to mozna "spoko" dopracowac. Mozna ustawic trzy krysztaly zasilane z jednego generatora, trzy lub nawet cztery zestawy odbiormikow zlokalizowanych na narozach czworoscianu - uzyskasz kierunek wiatru ze skladowa w pionie. Odleglosci, napisalem, nalezy ustawic do kilkudziesieciu cm aby tez zmniejszyc wplyw ew zawirowan powietrza na elementach. Ja tego robil nie bede ale ktos mlodszy byc moze i dla niego moj pomysl w wyborze zasady dzialania, moze byc przydatny ... PZDR.

Nie śledziłem wątka, bo żeście za dużo pisali ;) w związku z tym wetnę się zapewne między wódkę i zakąskę:

Przepływomierze ultradźwiękowe są zarówno oparte na efekcie Dopplera (medium musi zawierać cząstki odbijające falę dźwiękową), jak i na czasie przejścia wiązki.

Tu można poczytać:

formatting link
Pozdrawiam Marcin Stanisz

No wlasnie - musialoby byc powietrze mocno zakurzone :-)

J.

Jest - miedzy nadajnikiem a osrodkiem, o ile mamy wiatr.

Chyba nie mowimy tym samym. Dudnienie to konkretne zjawisko fizyczne pojawiajace sie, gdy nakladaja sie dwie fale o niewielkiej roznicy czetotliwosci.

Jeszcze raz, po kolei:

  1. Dwa nadajniki - po przeciwnych stronach, dla uproszczenia nadaja na tej samej czestotliwosci.
  2. Jeden odbiornik.
  3. Jesli powietrze sie nie porusza- sygnalu z obu nadajnkikow maja w OSRODKU ta sama czestotliwosc.
  4. Jesli wieje, to w OSRODKU sygnal z nadajnika, w ktorego strone wieje ma podwyzszona czestotliwosc (efekt dopplera w osrodku, nadajnik porusza sie wzgledem osrodka). Analogicznie sygnal z nadajnika, od ktorego strony wieje ma obnizona czestotliwosc.
  5. W osrodku pojawiaja sie sygnaly pochodzace od dwoch nadajnikow kazdy z inna czestosliwoscia, ale roznica czestotliwosci jest niewielka - pojawiaja sie dudnienia.

Jak juz pisalem powyzsza wersja nie odroznia kierunku wiatru, tak wiec oba nadajnkiki powinny nadawac na niewele roznacych sie czestotliwosciach (roznica zalezy od zakresu pomiarowego przyrzadu) - wowczas okreslona wartosc dudnien daje brak awiatru Wartosc mniejsza wiatr w jedna strone, wartosc wieksza w druga strone.

Mysle, ze z dokladnoscia nie powinno byc problemu. Wogole dudnienie zatrudnilem dlatego, zeby uniknac klopotu pomiaru wspomniaej przez Ciebie

1us.

Bez pomiaru/porównania czasu przelotu tam i z powrotem, błędy spowodowane temperaturą i ciśnieniem będą większe niż sygnał użyteczny :)

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required