Ultraschallmessung Öltank

[Kerner (Gast)]

Hi,
folgende Idee:
Ich bringe am Boden eines Öltanks aus Kunststoff einen 
Ultraschall-Sender/Empfänger an. Der Sender/Empfänger wird direkt an den 
Kunststofföltank angeklebt. Nun soll sich der Ultraschall durch das Öl 
nach oben ausbreiten und dann an der Grenze Öl/Luft reflektieren, zurück 
durch das Öl nach unten und wieder empfangen werden.

Jetzt ist die Frage, welcher Anteil des Schalls an der Öl/Luft-Grenze 
reflektieren wird. Welches physikalische Gesetz gilt da, um dies zu 
berechnen oder abzuschätzen?

[Patrick (Gast)]

Stichwort "Akustische Impedanz": 
http://de.wikipedia.org/wiki/Akustische_Impedanz

Generell ist der Impedanzsprung Luft - Flüssigkeit recht hoch und damit 
gut auswertbar (im zweistelligen kHz-Bereich jedenfalls; dort "sieht" 
der Ultraschall eine recht massive "Wand").

[Patrick (Gast)]

Bah, sorry - wenn Du durch die Flüssigkeit schallen willst, dann musst 
Du eher in den MHz-Bereich. Die Impedanzsprünge Piezo - Plastik und 
Plastik - Öl sollten klein im Verhältnis zu Öl - Luft sein - hier kommt 
es neben der Art des Plastiks hauptsächlich auch auf die Verbindung 
Piezo - Plastik an. Das ist alles andere als trivial - z. B. beim Kleben 
steht und fällt das Ganze mit der Art des Klebers genauso wie mit der 
Schichtstärke, Gleichmäßigkeit des Auftrags etc.
UHU endfest 300 ist i. A. nicht verkehrt (Luftblasen vermeiden!); 
ansonsten Ultraschallgel dazwischen und das Ding anpressen.

[wendelsberg (Gast)]

Patrick schrieb:
> Generell ist der Impedanzsprung Luft - Flüssigkeit recht hoch und damit
> gut auswertbar (im zweistelligen kHz-Bereich jedenfalls; dort "sieht"
> der Ultraschall eine recht massive "Wand").

Wobei ich den Sensor von oben auf den "Oel"spiegel messen lassen wuerde.
Das ist einfacher anzubringen und hat sicher auch erheblich weniger 
Anforderungen an die Dichtigkeit.

wendelsberg

[Michael (Gast)]

Patrick schrieb:
> Bah, sorry - wenn Du durch die Flüssigkeit schallen willst, dann musst
> Du eher in den MHz-Bereich.

Ist das der Grund, warum kommerzielle Echolote mit Frequenzen zwischen 
15 und 200kHz arbeiten?

[Ernst O. (ernstj)]

Ich würde auch dringend empfehlen, den Ultraschallwandler über der 
Flüssigkeit in der Luft anzubringen.

Die Messung läuft ja dann so, dass ein Schallimpuls in Richtung 
Öloberfläche abgeschickt wird und die Laufzeit bis zum eintreffen des 
Echos gemessen wird. Dabei gibt es aber eine kleine Komplikation: Das 
schallerzeugende System ist nicht schlagartig still, wenn der 
Sendeimpuls elektrisch zuende ist, sondern es schwingt aus. So lange 
dieses Nachklingeln lauter ist als die "Hörschwelle" des Empfängers kann 
der Pegelstand nicht bestimmt werden. Das heisst, US Sender und 
Empfänger müsen einen Mindestabstand von der Öloberfläche haben. Wenn es 
dumm läuft, kannst du nichts mehr messen, wenn der Tank mehr als 1//2 
oder 2/3 voll ist (nur so als Beispiel). Das zu optimieren kann eine 
ziemliche Tüftelei werden. Wenn du unbdingt selbst bauen willst, 
untersuche diesen Mindestabstand gleich zu Anfang.

Vielleicht ist es besser, ein Einparkhilfesystem zum Nachrüsten beim 
Autozubehörhändler zu holen und dieses System zu hacken.

Wenn es klappt, werden weniger Finger und Klamotten nnach Heizöl 
stinken, also coole Idee.

[Wolfgang (Gast)]

ernst oellers schrieb:
> Das heisst, US Sender und Empfänger müsen einen Mindestabstand von der
> Öloberfläche haben.

Die gängigen HC-SR04 für wenige Euro messen ab ca. 3cm. Soviel Luft 
sollte sowieso in jedem Öltank sein.
Die Messung durch Luft hat den unschätzbaren Vorteil einer etwa um einen 
Faktor 5 höheren Auflösung. Wenn man die Genauigkeit steigern möchte, 
braucht man noch einen Temperatursensor, um die Abhängigkeit der 
Schallgeschwindigkeit in Luft von der Temperatur zu kompensieren.

[Ernst O. (ernstj)]

Wolfgang schrieb:
> Die gängigen HC-SR04 für wenige Euro messen ab ca. 3cm. Soviel Luft
> sollte sowieso in jedem Öltank sein.

Das hört sich ja gut an.

Ach, noch eins: setze bloss nicht irgendwelche vorhandene 
Füllstandsensoren ausser Betrieb, sonst kann es eine unangenehme 
Überraschung beim nächsten Nachtanken geben.

[Kerner (Gast)]

Danke!

[Martin B. (statler)]

Und immer auch an den Eex-Schutz denken.