Die Ultraschallwellen als Physikalische Größe hat man sich von der Natur abgeschaut. Die Fledermäuse
Man unterscheidet hauptsächlich
zwischen Ultraschall Distanz-Sensoren
und Ultraschall Strecken-Sensoren.
Ultraschallsensoren erzeugen unterschiedliche elastische
Wellen in einem Frequenzbereich von 20 kHz bis ca. 1 GHz. Piezoelektrische
Materialien wie Quarz, Piezokeramiken und ausgewählte Polymere werden
dafür eingesetzt. Die Beeinflussung der Ausbreitung dieser elastischen
Wellen durch das angrenzende Medium, durch dessen Zustandsparameter oder
Materialeigenschaften sowie die Detektion von Laufzeiten oder Dämpfungen
im Durchschallungsmedium bestimmen den eigentlichen Sensoreffekt. Der Ultraschallsensor
wird damit moduliert. Mittels moderner Signalverarbeitungselektronik und
Signalbewertungstechniken wird das Sensorsignal weiterverarbeitet. Neben
den klassischen Anwendungsfeldern von Ultraschallsensoren wie deren Einsatz
als Abstands-, Weg-, Durchflußsensoren oder in der Medizin- und Werkstofftechnik
ergeben sich damit interessante neue Einsatzgebiete, z.B. in der Prozeßtechnik
oder der Mikroanalytik. Erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet der Ultraschallsensorik
sind zu beobachten. Sie sind einmal durch die enorm gestiegenen Möglichkeiten
der Mikroelektronik aber auch durch deutliche Fortschritte bei der Materialentwicklung
und der softwaregestützten Ultraschallsensor- und -systementwicklung
bedingt. Die praktischen Unterschiede
erkennt man in der unten angefügten Grafik.
Unter Distanzsensoren werden solche Sensoren verstanden, welche Objekte aus der Entfernung erfassen. Ultraschall-Distanz-Sensoren gewinnen ihre Informationen aus dem Reflexionsverhaltender ausgesendeten Schallwellen. Sie schließen auf das Vorhandensein von Objekten, messen Entfernungen und Geschwindigkeiten durch die Auswertung der Laufzeit und der Amplitude. Weiteren Merkmalen sind unteranderem noch die Korrelation der Empfangssignalen und einige andere mehr.
Der Streckensensor wertet die Signalveränderung aus, welche sich durch veränderte Parameter der Übertragungsstrecke ergeben. Die beeinflussenden Größen sind dabei Strömungen, örtliche Veränderungen der Schallausbreitung, Dämpfung und Frequenzabhängigkeit.
Der Ultraschall-Distanz-Sensor
enthält Sender und Empfänger in einem Gehäuse, wobei der
Streckensensor diese
Einheiten örtlich getrennt haben muß.