Často kladené otázky (Frequently Asked Questions)

Otázka
Ultrazvukové meranie vzdialenosti

Odpoveď
Jak je to s rychlosti sireni zvuku?

Rychlost sireni zvuku ve vzduchu je funkci teploty, tlaku a vlhkosti.

Pro tlak 101325 Pa a 0% vlhkost plati empiricky vzorec c=331,3+0,606*T [m/s] kde T je teplota vzduchu v C.

Pokud chceme byt presnejsi musime pouzit podstatne komplikovanejsi postup.

Nechce se mi popisovat teorie, zde je cast kodu, ktera provadi vypocet rychlosti, vstupni veliciny jsou T= teplota v C, P=tlak v Pa a Rh= vlhkost v %, vysledna rychlost je pak v C [m/s].

  1. var T;          // temperature deg C
  2. var P;          // pressure
  3. var Rh;         // relative humidity
  4. var C;          // speed
  5. var Xc, Xw;     // Mole fraction of carbon dioxide and water vapour
  6. var H;          // respectively molecular concentration of water vapour
  7. var C1;         // Intermediate calculations
  8. var C2;
  9. var C3;
  10. var ENH;
  11. var PSV;
  12. var PSV1;
  13. var PSV2;
  14. var T_kel;                                                    // ambient temperature (Kelvin)
  15. var StrMsg;                                                   // alert text
  16. var Kelvin = 273.15;                                          // For converting to Kelvin
  17. var e = 2.71828182845904523536;
  18. T_kel = Kelvin + T;                                           // Measured ambient temp
  19. // Molecular concentration of water vapour calculated from Rh using Giacomos method by Davis (1991) as implemented in DTU report 11b-1997
  20. ENH = 3.14*Math.pow(10,-8)*P + 1.00062 + sqr(T)*5.6*Math.pow(10,-7);
  21. // These commented lines correspond to values used in Cramer (Appendix)
  22. PSV1 = sqr(T_kel)*1.2378847*Math.pow(10,-5)-1.9121316*Math.pow(10,-2)*T_kel;
  23. PSV2 = 33.93711047-6.3431645*Math.pow(10,3)/T_kel;
  24. PSV = Math.pow(e,PSV1)*Math.pow(e,PSV2);
  25. H = Rh*ENH*PSV/P;
  26. Xw = H/100.0;
  27. Xc = 400.0*Math.pow(10,-6);
  28. // Speed calculated using the method of Cramer from JASA vol 93 p. 2510
  29. C1 = 0.603055*T + 331.5024 - sqr(T)*5.28*Math.pow(10,-4) + (0.1495874*T + 51.471935 -sqr(T)*7.82*Math.pow(10,-4))*Xw;
  30. C2 = (-1.82*Math.pow(10,-7)+3.73*Math.pow(10,-8)*T-sqr(T)*2.93*Math.pow(10,-10))*P+(-85.20931-0.228525*T+sqr(T)*5.91*Math.pow(10,-5))*Xc;
  31. C3 = sqr(Xw)*2.835149 - sqr(P)*2.15*Math.pow(10,-13) + sqr(Xc)*29.179762 + 4.86*Math.pow(10,-4)*Xw*P*Xc;
  32. C = C1 + C2 - C3;

Pro 101325 Pa a Rh=0% a T=20C vychazi c=343.36m/s pro Rh=30% 343.74m/s Rh=100% c=344.62m/s.

Jaky zvolit senzor

Dostupne jsou senzory s centr frequency 25,40,45,50 a 60kHz. Z mého pohledu cim vyssi frekvence tim lepe, jednak se tim zkracuje Decay Time tedy prodleva mezi koncem vysilani a začátkem prijmu (u 60kHz je pod 1ms), druhak 25kHz cidla mohou plasit zvířata, v neposledni rade při mereni rychlosti proudeni zvlaste vetru se doporucuji cidla 40 a vice.


Pokud jde o mereni rychlosti vetru doporucuji tento projekt http://www.technik.ba-ravensburg.de/~lau/ultrasonic-anemometer.html
Jak funguje mereni u anemometru pracujicich s odrazovou polochou viz obrazek v odkazu, tedy pristroju, kde se zvuk pohybuje kolmo na smer proudeni vetru?
Zjednodusme si to tak, ze jeden senzor presuneme do bodu odrazu.
Zvuk je tedy vysilan tak ze s osou proudeni vzduchu svira uhel alfa , vzdalenost senzoru je l, pokud vysilame jednim smerem je rychlost sireni zvuku c+v cos(alfa), opacnym smerem pak c - v cos(alfa)
t1=l/(c+v cos(alfa)), t2=l/(c-v cos(alfa)), protoze rychlost v << nez c
dostaneme nakonec v=(delta t /(t1+t2)^2) * (2l/cos(alfa))
Alfa zname v puvodnim obrazku alfa=76
t1 a t2 zmerime , l zname.
Pri mereni proudeni vetru, provedeme mereni ve dvou osach a mame vektor vetru + rychlost.



Kde koupit cidla?

http://www.futurlec.com/Ultrasonic_Sensors.shtml
http://www.futurlec.com/Pressure_Sensors.shtml


Autor textu: Pavel Novotný (z konferencie HWList)

Detaily
zaslané 28.07.2010-22:04 od


mikroZONE