Wie funktioniert der Erfassungsbereich von Ultraschallsensoren? Ultraschallsensoren sind in der Lage, auf der Basis von Ultraschallwellen innerhalb eines definierten Bereichs berührungslos und zuverlässig zu detektieren oder zu messen. Die Frequenz und Amplitude, mit der diese ausgesendet werden, bestimmen unter anderem die Reichweite des Sensors. So kann ein Ultraschallsensor bei einer Füllstandsmessung an einem Wassertank eingesetzt werden, bei der ein größerer Messbereich erforderlich ist als bei herkömmlichen Ultraschallsensoren mit einer kleineren oder mittleren Reichweite.
Darüber hinaus bestimmt die Oberfläche des Wandlers (Sender, der in den Sensorkopf integriert ist) die Leistung, mit der die Schallwelle ausgesendet (und empfangen) werden kann, und damit auch die Reichweite. Ultraschallsensoren mit größerer Reichweite haben daher einen größeren Sensorkopf, man denke zum Beispiel an die crm + 600 / DIU / TC / E..
Beim Erfassungsbereich von Ultraschallsensoren können einige wichtige Spezifikationen unterschieden werden. Erstens der Betriebserfassungsbereich: der Bereich, in dem der Sensor jederzeit in der Lage sein muss, eine Erfassung oder Messung durchzuführen, unabhängig von der Form oder Größe des Objekts. Zweitens der Grenzerfassungsbereich, d. h. der maximale Bereich, den der Sensor erreichen kann. Der dritte Bereich ist die so genannte Blindzone.
Arten von Erfassungsbereichen: Betriebserfassungsbereich und Grenzerfassungsbereich
Der Betriebserkennungsbereich
Der Betriebserfassungsbereich eines Ultraschallsensors wird anhand von zwei Standardmessungen ermittelt. Zunächst testet man den Sensor an einem dünnen Stahlstab von 10 mm und 27 mm Durchmesser. Dies sind für einen Ultraschallsensor relativ schwierig zu erfassende Objekte, da aufgrund der runden Form nur ein sehr begrenzter Teil des Echosignals zum Sensor zurück reflektiert werden kann, der größte Teil prallt an anderen Seiten ab. Diese Testmethode wird zur Bestimmung des Betriebserfassungsbereichs verwendet. Grob gesagt können wir sagen, dass wir innerhalb des Betriebserkennungsbereichs nicht nur material- und farbunabhängig, sondern bis zu einem gewissen Grad auch formunabhängig erkennen können.
Dies ist ein unverzichtbares Merkmal für einen Sensor in einer Anwendung wie der Füllstandsmessung in Schüttgut. Denken Sie an Eisenerz in einem gleichfarbigen Auffangbehälter. Der Ultraschallsensor leidet nicht darunter und misst den Füllstand im Auffangbehälter korrekt innerhalb des eingestellten Messbereichs.
Der Grenznachweisbereich
Neben der Betriebstastweite spezifizieren wir eine Grenztastweite. Die Grenztastweite ist die maximale Reichweite eines Ultraschallsensors. Zur Bestimmung der Grenztastweite eines Ultraschallsensors wird für das Testverfahren ein großes Objekt eingesetzt, das leicht zu detektieren ist. Dafür verwenden wir eine circa 500 x 500 mm große Platte, die wir folglich als leicht zu detektierendes Objektes betrachten. Als Faustregel gilt für uns, dass die Grenztastweite des Sensors etwa 25 % bis 50 % größer ist als die Betriebstastweite.
Um mehr über Sensoren in Druckumgebungen und die damit verbundenen Möglichkeiten zu erfahren, besuchen Sie bitte den Knowledge Base Artikel "Sensoren in Druckumgebungen" lesen.
Außerhalb des Erfassungsbereichs: der Blindbereich
Die Blindzone ist vom Sensorkopf aus betrachtet der erste Bereich. In diesem Gebiet kann der Sensor keine zuverlässigen Messungen durchführen. Wie groß die Blindzone eines Sensors ist, wird von verschiedenen Faktoren bedingt. Zuerst einmal hat das mit der Frequenz zu tun mit der eine Schallwelle ausgesendet wird und dabei gibt es einen direkten Zusammenhang mit der Laufzeit des Schalls. Etwas vereinfacht dargestellt. Wenn der Sensor Schwingungen aussendet, kann er sie nicht empfangen. Wenn sich ein Objekt in der Blindzone befindet, bedeutet das, dass der Sensor – während er noch aussendet – Schallwellen empfängt und sie nicht registrieren kann. Wir halten uns an die Faustregel, dass die Blindzone ungefähr zwischen 5% und 10% der Grenztastweite des Sensors ausmacht.
Umwelteinflüsse auf die Reichweite
