Blindzonenfreie Ultraschall-Abstandsmessung mit codierten Sendesignalen

Bei der Ultraschall-basierten Abstandsmessung mit einem einzelnen Schallwandler ergibt sich durch das Prinzip bedingt eine Blindzone. Während und unmittelbar nach der Anregung durch das Sendesignal ist es im Allgemeinen nicht möglich, das Empfangssignal am Ultraschallwandler auszuwerten. Eine Verwendung von codierten Sendesignalen (z.B. zur Unterscheidung verschiedener Sensoren) verlängert diesen Blindbereich zusätzlich. Dieser Beitrag zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung eines simultanen Sende- und Empfangsbetriebs mit einem einzelnen Schallwandler. Dadurch wird es möglich, die Blindzone auch bei sehr langen Sendesignalen zu eliminieren. Dazu wird der Ultraschallwandler über einen Vorwiderstand betrieben und dessen Spannung gemessen. Mittels eines mathematischen Modells kann das elektrische Sendesignal, welches am Ultraschallwandler anliegt, bestimmt werden. Die Subtraktion dieses Signals von der gemessenen Schallwandlerspannung liefert das elektrische Empfangssignal. Aufgrund von z.B. Temperatureinflüssen ändern sich die elektrischen Eigenschaften des Ultraschallwandlers ständig, wodurch eine Anpassung des Modells notwendig wird. Daher kann die Modellidentifikation nicht im Vorfeld mit einer Freifeldmessung erfolgen, sondern ist permanent während des Betriebes notwendig. Tritt dabei ein Empfangssignal z.B. infolge einer Reflexion auf, so wird die Bestimmung der Modellparameter gestört. Durch eine Bewertung der ermittelten Modelle kann die Robustheit einer Abstandsmessung erhöht werden