Forum: FPGA, VHDL & Co. Phased Array Radar selbst bauen?


von GS (chromosoma)


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Hi,
ich will in  nähere Zukunft  ein interessantes und komplexes 
hobbyprojekt mit DE1 SoC board machen (FPGA+ARM9).
Eine Variante wäre ein  "phased array radar" bauen, und mit Hilfe von 
FPGA die Sachen schnell verarbeiten und direkt auf dem VGA Bildschirm 
visualisieren.
 Ich habe schon mal über Ph.Ar. Radar gelesen, und es sieht nicht so 
kompliziert aus. So wie ich verstanden habe, es reichen 10-20 WiFi 
Transceiver. (z.B diese hier 
http://www.ebay.de/itm/MRF24WB0MB-Wi-Fi-radio-transceiver-module-/251140562526?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a7924de5e)
Geht es auch billiger?
 Brauche ich eine spezielle gerichtete antenne?

Welche Arbeitsfrequenz  ist nötig, damit ich 2-3 cm große Objekte im 
etwa 1-2 m Abstand erkennen will?

Danke für jeden Hinweis:)

von Pumuckl (Gast)


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Böser Kommunist schrieb:
> Welche Arbeitsfrequenz  ist nötig, damit ich 2-3 cm große Objekte im
> etwa 1-2 m Abstand erkennen will?

In welcher räumlichen Auflösung möchtest Du diese Objekte erkennen 
können?

von GS (chromosoma)


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Der Radar soll in meiner Wohnung funktionieren, also die Räumliche 
Auflösung soll so im  cm Bereich gehen. Maximale Reichweite je höher 
desto besser. Vllt. mach es Sinn auf Ultraschal  anstatt von Wlan 
umzusteigen.
http://www.ebay.de/itm/10-Pairs-16mm-Split-Ultrasonic-Transceiver-Ultrasonic-Sensor-Probe-/201073493169?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2ed0ea04b1
 ist billiger, und funktioniert  soweit ich weiß sehr gut für kleine 
Strecken.

von Detlef K. (adenin)


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Böser Kommunist schrieb:
> So wie ich verstanden habe

Da hast Du ganz klipp und klar was falsch verstanden.

: Bearbeitet durch User
von Pumuckl (Gast)


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Böser Kommunist schrieb:
> Der Radar soll in meiner Wohnung funktionieren, also die Räumliche
> Auflösung soll so im  cm Bereich gehen.

Die Wellenlänge darf nicht größer sein, als das Radar auflösen soll.

Böser Kommunist schrieb:
> Vllt. mach es Sinn auf Ultraschal  anstatt von Wlan
> umzusteigen.

Ja!

von npn (Gast)


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Pumuckl schrieb:

> Die Wellenlänge darf nicht größer sein, als das Radar auflösen soll.
>
> Böser Kommunist schrieb:
>> Vllt. mach es Sinn auf Ultraschal  anstatt von Wlan
>> umzusteigen.
>
> Ja!

Und Ultraschall hat dann wohl keine größere Wellenlänge? :-)

von Pumuckl (Gast)


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npn schrieb:
> Und Ultraschall hat dann wohl keine größere Wellenlänge? :-)

Kommt auf die Frequenz an... Wie berechnet man denn die Wellenlänge? :-)

von Dumdi D. (dumdidum)


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Der Vorteil von Schall ist die Kleinheit der Schallgescgwindigkeit 
gegenueber der Licgtgrschwindigkeit.

von Pumuckl (Gast)


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dumdi dum schrieb:
> Der Vorteil von Schall ist die Kleinheit der Schallgescgwindigkeit
> gegenueber der Licgtgrschwindigkeit.

Eben :-)

von npn (Gast)


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Pumuckl schrieb:
> npn schrieb:
>> Und Ultraschall hat dann wohl keine größere Wellenlänge? :-)
>
> Kommt auf die Frequenz an... Wie berechnet man denn die Wellenlänge? :-)

Nee, kommt nicht auf die Frequenz, sondern auf die 
Ausbreitungsgeschwindigkeit an. Also hast du recht, weil man beim Radar 
die Lichtgeschwindigkeit ansetzt und beim Ultraschall die 
Schallgeschwindigkeit. Und da kommt man in der Tat mit Ultraschall von 
40kHz auf eine Wellenlänge von 8,5mm.
Hast recht :-)

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Böser Kommunist schrieb:
> Ich habe schon mal über Ph.Ar. Radar gelesen, und es sieht nicht so
> kompliziert aus. So wie ich verstanden habe, es reichen 10-20 WiFi
> Transceiver. (z.B diese hier
> 
http://www.ebay.de/itm/MRF24WB0MB-Wi-Fi-radio-transceiver-module-/251140562526?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a7924de5e)

Ähh, wie willst Du die Module mit wohldefiniertem Phasenversatz 
ansteuern und vor allem auch die Phaseninformationen der Empfangssignale 
erhalten?

> Geht es auch billiger?

Noch billiger? So mit 5 EUR-Bluetoothschniepeln oder so?

Wie von den anderen Autoren schon angedeutet, wäre es wesentlich 
realistischer, wenn Du Dich an einem Phase-Array-Sonar versuchen 
würdest. Im medizinischen Umfeld sind solche Systeme schon ziemlich 
gebräuchlich. Bei Firmen wie Texas Instruments oder Analog Devices 
erhält man entsprechende vielkanalige A/D-Wandler, Mischer, usw..

>  Brauche ich eine spezielle gerichtete antenne?

Du hast das Prinzip wohl überhaupt nicht verstanden. Im Idealfall würde 
man Einzelstrahler mit halbkugelförmiger Charakteristik einsetzen. Die 
Richtwirkung wird ja schließlich durch Interferenz erzielt. Die 
Winkelselektion erfolgt über den Phasenversatz.

> Welche Arbeitsfrequenz  ist nötig, damit ich 2-3 cm große Objekte im
> etwa 1-2 m Abstand erkennen will?

Die Arbeitsfrequenz muss in dem relevanten Medium einer Wellenlänge 
entsprechen, die deutlich kürzer ist als die Objektgröße. Bei Funk/Radar 
und 3cm/10GHz bietet sich also irgendetwas oberhalb von ca. 50GHz an.

Bei Schall sieht das schon ganz anders aus. Da käme man schon mit 100 
kHz aus. Da solltest Du Dich an den kommerziell erhältlichen 
Piezoschallwandlern orientieren.

Ein Hinweis: 100-kanalige Leistungsverstärker mit Ausgangsspannungen von 
>100V bei entsprechenden Frequenzen sind auch nicht mehr ganz billig.

Orientiere Dich daran was ein medizinisches Ultraschallgerät kostet. 
Deren Betriebsfrequenzen liegen meist bei 5-15 MHz.

: Bearbeitet durch User
von Pumuckl (Gast)


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Das ist auch der Grund warum wir Menschen mit dem typischen Abstand 
unserer Ohren, einen hohen Ton sehr gut orten können, während Tiefbass 
mit seiner viel zu großen Wellenlänge scheinbar von überall "dröhnt". 
Für Bass ist der Abstannd unserer Ohren zu gering um noch eine sinnvolle 
Phaseninformation zu gewinnen.


Zum Thema: Wenn ich sowas bauen würde, dann würde ich viele von den 
(billigen) kleinen Ultraschalllautsprecher besorgen, die auch in 
Arlarmanlagen verbaut sind, und diese in einem Array anordnen. Mit 
KnowHow und der entsprechenden phasenverschobenen Ansteuerung/Auswertung 
lässt sich damit sicherlich Positionsbestimmung bewerkstelligen...

von npn (Gast)


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Pumuckl schrieb:
> Mit
> KnowHow und der entsprechenden phasenverschobenen Ansteuerung/Auswertung
> lässt sich damit sicherlich Positionsbestimmung bewerkstelligen...

Ja, siehe Beamforming bei Schallkameras. Dort kann auch mit einem Array 
von Mikrofonen eine Schallquelle ziemlich genau lokalisiert und 
visualisiert werden. Und das schon bei hörbarem Schall. Dann wird das 
bei Ultraschall noch wesentlich genauer gehen.

von GS (chromosoma)


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>Ähh, wie willst Du die Module mit wohldefiniertem Phasenversatz
Ich würde sie mit zeitverschobenen Signal  triggern.
1.Sender 0s
2.Sender +0.01s
usw

Was die Antenne angeht ist mir klar, dass sie im bestem Fall eine 
Vielspalt Situation erzeugt. Ich wollte nur fragen wie  soll die Antenne 
geformt werden, damit  als  Punktquelle  funktioniert.Gibt es sowas zu 
kaufen?


Ich werde aber wohl auf Schallwellen Umsteigen.

: Bearbeitet durch User
von Karl O. (knorke)


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>Ich würde sie mit zeitverschobenen Signal  triggern.
>1.Sender 0s
>2.Sender +0.01s

Hä? 0.01 s bei 2.4 GHz = welcher Phasenwinkel?

Und was willst Du als Empfangssignal nehmen? Ich glaube, Du solltest 
erstmal mit 2 Ultraschallsendern anfangen...

von GS (chromosoma)


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Die Zahlen waren nur Beispiele.. ich dachte das war irgendwie schon 
klar.

von Wolfgang (Gast)


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Andreas Schweigstill schrieb:
> Orientiere Dich daran was ein medizinisches Ultraschallgerät kostet.
> Deren Betriebsfrequenzen liegen meist bei 5-15 MHz.

Bei denen ist die Schallgeschwindigkeit einen Faktor 4 höher, was die 
Sache mit der Frequenz wieder entspannter aussehen läßt.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Böser Kommunist schrieb:
>>Ähh, wie willst Du die Module mit wohldefiniertem Phasenversatz
> Ich würde sie mit zeitverschobenen Signal  triggern.

Nein, das reicht nicht aus! Du hast Dir keine Gedanken über die 
Zeitskalen gemacht. Das ganze heißt PHASE-Array. Sämtliche Sender müssen 
phasensynchron arbeiten. Deine ausgewählten Wifi-Module sind ja nicht 
einmal frequenzsynchron.

Und auf der Empfängerseite müssen natürlich alle Signale ebenfalls 
phasensynchron ins Basisband gemischt werden.

> 1.Sender 0s
> 2.Sender +0.01s
> usw

Eher:
1. Sender 0s
2. Sender +10ps

> Was die Antenne angeht ist mir klar, dass sie im bestem Fall eine
> Vielspalt Situation erzeugt.

Ohne Einhaltung dieser Bedingungen funktioniert ein Phase-Array 
überhaupt nicht. Gar nicht. Das wäre so, als wenn Du versuchst, mit 
weißem Licht ein Beugungsexperiment durchzuführen.

> Ich wollte nur fragen wie  soll die Antenne
> geformt werden, damit  als  Punktquelle  funktioniert.Gibt es sowas zu
> kaufen?

Ja, solche Antennen gibt es z.B. von Thales. Du kannst dort mal 
anfragen, ob sie Dir eine ohne zugehörige Elektronik verkaufen. Die 
zuständige Geschäftsstellen sitzen in Hengelo (Niederlande) und Ontario 
(Kanada).

> Ich werde aber wohl auf Schallwellen Umsteigen.

Das wäre sicherlich ratsam.

Nachtrag:

Wenn Du Dich doch für FUnk entscheiden und bei Thales anfragst, solltest 
Du unbedingt den Typ Deiner Funkmodule angeben, damit die Antenne mit 
den richtigen Anschlusskabel bzw. Steckverbindern geliefert wird. 
Ansonsten kann man da böse Überraschungen erleben. Leider hat Thales 
noch keinen Online-Shop für Phase-Array-Antennen.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Schallgeschwindigkeit und Lichtgeschwindigkeit verhalten sich wie 
1:1Million, deshalb sind auch typische Wellenlängen ähnlich: 1 Meter 
Wellenlänge bei Licht sind 300 MHz und bei Schall 300 Hz.
Erst mit Ultraschall oder Mikrowellen gelangt man zu der Auflösung im 
Zentimeterbereich.

Es gibt doch einfachere Lösungen mit optischen Sensoren wie Kinect.

Phased array macht die Sache noch komplizierter, schon eine mechanisch 
abgelenkte Radarantenne ist nicht trivial. Das Radar kann nicht im 
Dauerstrich arbeiten, wie ein Dopplerradar für Bewegungsmelder, sondern 
muss Impulse aussenden. Wie soll das mit simplen WLAN-Geräten gehen?

von GS (chromosoma)


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Ok, vergessen wir mal WLAN, obwohl hier ist ein Beispiel von PA-Radar 
mit wlan.
https://www.youtube.com/watch?v=Tyxzo-3AcQ4

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Böser Kommunist schrieb:
> Ok, vergessen wir mal WLAN, obwohl hier ist ein Beispiel von PA-Radar
> mit wlan.
> https://www.youtube.com/watch?v=Tyxzo-3AcQ4

Und kann dieses Radar wie von Dir gefordert 2-3cm große Objekte 
darstellen? Die sind doch froh, damit einen Menschen sehr grob 
detektieren zu können.

von Detlef K. (adenin)


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Böser Kommunist schrieb:
> Ok, vergessen wir mal WLAN, obwohl hier ist ein Beispiel von
> PA-Radar
> mit wlan.
> Youtube-Video "DIY Phased Array Radar Demo for MIT IAP 2012"

Falsch!
Die beiden habe WIFI-Antennen benutzt, keine WIFI-Transciver.
Du solltest dich erst mal mit den Grundlagen vertraut machen.

von GS (chromosoma)


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Andreas Schweigstill schrieb:
> Böser Kommunist schrieb:
>> Ok, vergessen wir mal WLAN, obwohl hier ist ein Beispiel von PA-Radar
>> mit wlan.
>> https://www.youtube.com/watch?v=Tyxzo-3AcQ4
>
> Und kann dieses Radar wie von Dir gefordert 2-3cm große Objekte
> darstellen? Die sind doch froh, damit einen Menschen sehr grob
> detektieren zu können.

Ja,  ich nehme lieber Ultraschall. kennt jemand zufällig eine Quelle für 
passende Ultraschaltransceiver?
Ich kenne diese hier:
http://www.hexamite.com/sensors.htm

Aber der Abstrahlprofil ist nicht passend.

von GS (chromosoma)


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Ah, die Arduinos. Jaja, ich kenne welche Arduino-profis. Die können nur 
dann basteln, wenn es ein fertiges Shield mit passender, zerkauter 
Bibliothek gibt.
Begegnen sie eine Aufgabe, wozu es noch keine  Arduinolösung gibt, sehen 
die auf dem Schlauch. Datasheet lesen können sie nicht, zu kompliziert. 
Lächerlich.
Viele Etech Studenten  verlieren  sehr viel Zeit mit Arduino, die 
verstehen es einfach nicht, dass im Arduino nur  ein Spielzeug ist. Die 
Kenntnisse sind  auf  eine echte Entwicklung mit Debugger/GCC/Assembler 
nicht übertragbar.

: Bearbeitet durch User
von Bonner (Gast)


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Also ich bin an nem US-Phased-Array dran.
Hab mir als erstes mal ein C-Prog geschrieben mit dem ich 2-dimensional 
ein Array simmuliere. Sind Kugelstrahler.
Mit hilfe des geschriebenen Progs hab ich auch endlich verstanden was 
Arpertur bedeutet.

von Bonner (Gast)


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Gibt es eig fertige Chips die mehrere Analoge eingänge haben und diese 
zu einem jeweiligen eingestellten Phasenversatz zusammenaddieren?
So dass ich nur noch einen Analogausgang auswerten muss?

von Purzel H. (hacky)


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Einen Addierer mit einem Phasenmodulator pro Eingangs-Kanal ?

von Bonner (Gast)


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hab ich mir auch schon gedacht such aber nach einer Komplett-lösung.
Außerdem find ich die nur zur Signalübertragung. Da sind die 
Phasensprünge ein wenig groß.
Hast du zufällig einen Link. Mir geht es um einen einfachen Aufbau mit 
wenig Teilen und somit einer billigen Lösung.

von Jan B. (berge)


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Wenn es dir um billigen Aufbau geht, überlege dir mal, ob du nicht 
lieber Digital Beam Forming statt Phased Array machen willst. Da kannst 
du auch in der Auswertung viel mehr knobeln ;)

LG Jan

: Bearbeitet durch User
von Lolli-Lümmel (Gast)


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Böser Kommunist schrieb:
>Begegnen sie eine Aufgabe, wozu es noch keine  Arduinolösung gibt, sehen
>die auf dem Schlauch. Datasheet lesen können sie nicht, zu kompliziert.
>Lächerlich.

In Anbetracht der Vorbereitung auf Deine eigene Aufgabe ist es sicher
zu empfehlen, nicht so laut über Andere zu lachen...

von Bonner (Gast)


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ne das geht nicht. Soll fest installiert sein.

Bräucht sowas wie ein Phased-Array Frontend.

Ein A/D-Wandler mit vielen eingängen und internem Speicher wär gut.
Das ich auf Kommando eine Datenreihe Aufnehmen kann.

Was ich bisher gefunden habe ist ein 64-Kanal AD-Wandler.
Aber der hat denn nur 2 digitale Ausgänge.

Sowas muss es doch fertig geben.

Weis jemand wie die das bei den Medizinischen Geräten machen?
Haben die für jedes US-Element ein ADC und geben die die alle auf einen 
FPGA?

An sich ist das ja ne "einfache" Aufgabe nur wenn mann es mit einzelnen 
IC's aufbaut ist es riesig und Teuer.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Es gibt auf jeden Fall von Analog Devices entsprechende Frontends für 
medizinische Ultraschallgeräte, einschließlich der Verstärker und 
AD-Wandler:
http://healthcare.analog.com/en/imaging/ultrasound/segment/health.html

Solche Wandler haben Abtastraten von 50-125 Msps.

Ein AD9670 (8 Kanäle) im CSBGA-Gehäuse kostet bei Newark US$101 und hat 
Lieferzeiten.

Hier die äquivalenten Produkte von Texas Instruments:
http://www.ti.com/solution/ultrasound_system

: Bearbeitet durch User
von Christian R. (supachris)


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Bonner schrieb:
> Sowas muss es doch fertig geben.

Nee, das gibts (noch) nicht. Da passen auch die Hertsellungsprozesse 
nicht zusammen. Du brauchst dann ja schon einen schnellen FPGA (also 
20nm bis 45nm Prozess) und einen rauscharmen ADC und einen schnellen 
AD-Wandler, die bewegen sich eher so im 90nm+ Prozess. Die meisten 
dieser Frontend Chips sind Multi-Chip Packages, weil nicht mal die 
Analogtechnik und der schnelle ADC so recht zusammen passt.

> Weis jemand wie die das bei den Medizinischen Geräten machen?
> Haben die für jedes US-Element ein ADC und geben die die alle auf einen
> FPGA?

Wir bauen hier US Phased Array für Werkstoffprüfung, funktioniert 
prinzipiell genauso. Pro Element ein Sender, evtl. ein RX/TX Switch, ein 
Empfänger, ein einstellbarer Vorverstärker, ein ADC Kanal. Die ADCs 
geben ihre Daten auf einen FPGA, der alles addiert. Die Sender Delays 
werden ebenfalls vom FPGA erzeugt, die Empfänger Delays genauso, da wird 
dann halt die Aufnahme verzögert gestartet. Die medizinischen Geräte 
haben dann meist noch HV-Multiplexer direkt im Prüfkopf um mehr Kanäle 
anzubinden. Unsere Geräte können pro Kanal alle Samples auch unsummiert 
speichern, für spezielle Prüftechiken. Die Delays usw. werden 
üblicherweise vorberechnet und als s.g. "Focal Laws" auf dem Gerät 
gespeichert. Diese Frontend Chips sind mittlerweile schon ziemlich gut, 
aber sehr speziell auf Medizin entwickelt, für uns haben die leider 
immer einige Ausschlusskriterien. Der Einstellbereich der Verstärkung 
ist meist zu klein, die Abtastrate zu gering.

von Bonner (Gast)


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Cool. Das sind wieder viele tolle Inspirationen die ich deinen Links 
entnehmen kann.
Hatte bis jetz nur die Idee mehrere ADC(z.B. 8 einzelne ADC in einem IC) 
zu nutzen und auf µC's oder FPGA's zu verteilen und über einen "Master" 
µC oder FPGA zu verbinden.
Will aber natürlich so viel wie möglich auf fertige Bauteile verteilen 
um nicht so sehr auf Rauschen, Layout usw achten zu müssen.

Will zwar nur bis 100kHz gehen aber ein µC stößt da dann doch schnell an 
seine grenzen wenn ich die 100k z.B. 64 mal oder mehr gleichzeitig 
verarbeiten will.

Wäre es nicht möglich den Phasenversatz direkt über Piezos einzustellen?
Also direkt den Zeitlichen versatz über den Streckenunterschied 
einzustellen.
Auf dei Piezos könnte man dann noch das Signal geben. Arbeitet da jemand 
dran?

Gibt es eigentlich fertige US-Arrays zur kopplung mit Luft?

Ich hab irgendwie das Gefühl das wär noch alles neuland dabei gibt es 
das doch schon ewig. Allein US-Transducer gibt es nicht in vielen 
Ausführungen.
Da muss man schon suchen, will man als Privatperson was bauen.
Ich entwickel das zwar nicht privat, aber trotzdem find ichs immer 
nervig Firmen anzuschreiben und Angebote anzufordern. Zumal ich ja nur 
nen Prototyp baue.

von Bonner (Gast)


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Achja gibt es eigentlich gute Bücher zur Theorie Phased Array?
Ich find größtenteils nur Firmen die Ihre Prüfköpfe beschreiben und halt 
andere oberflächliche Informationen.
Was ich bis jetz nur mit hilfe meines Progs mir erklären konnte, wie 
z.B. wie ich die einzelnen US-Elemente im Array anordne, 
konstruktive(n*λ) und destruktieve(n*λ+λ/2) Interferenz, der Aufbau des 
Arrays für Breitbandige Signale und halt Apertur zum fokussieren.

Zum "Glück" sind die Semesterfehrien oder die Prüfungsvorbereitungszeit 
bald vorbei. Dann treff ich nen Kollegen wieder, der mit Phased Array in 
der Radartechnik arbeitet. Mal sehen was der mir noch sagen/raten kann.

von Christian R. (supachris)


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Guck mal hier rein: 
http://www.olympus-ims.com/data/File/books-2/Olympus-Phased_Array_Testing.en.pdf 
Ist zwar für NDT Ultraschall, aber das Prinzip ist ja das gleiche.

Delays über die Mechanik verstellen ist Quatsch, wie langsam willst du 
dann einen Sektor abscannen? Du musst die ja für jeden Winkel 
nachstellen...

von Fachmann (Gast)


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Das wird nicht funktionieren weil man sehr grosse Sendepower braucht um 
was zu empfangen. Und damit wird es gefährlich. Ausserdem ist mir noch 
vieles unvestähnlich bei der Radar-Funktionsweise. Es ist bestimmt nicht 
so eifach wie es beschrieben wird.

von Rolf S. (audiorolf)


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Vielleicht hilft folgender Beitrag:

Sonar mit FPGA:
http://www.youtube.com/watch?v=pqJpuo6NYCs

von GS (chromosoma)


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Aber meine Frage wurde noch nicht endgultig beantwortet: Kann ich ein 
Phase Array Radar  aus  Ultraschalpiezos bauen mit einer Frequenz so um 
1Mhz?

Z.B aus diesen hier. (Ich verstehe, das diese Piezos für Wasser gedacht 
sind, aber mit geeignete "Antenne" könnte es vllt gehen?)
http://www.alibaba.com/product-detail/Hot-Sell1-2MHz-Underwater-Ultrasonic-Transducer_846842262.html

von Easylife (Gast)


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Kein Wunder, dass die UdSSR im Eimer ist.
"Radar" != "Ultraschall"

von Christian R. (supachris)


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Klar, aber das wird nur in Festkörpern sinnvoll funktionieren. Man kann 
ja 1MHz PA Prüfköpfe kaufen. Für Luftultraschall hab ich jedenfalls noch 
keine gesehen...
Abar Radar würde ich die ganze Sache dann nicht nennen, eher Sonar.

von n.b. (Gast)


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Böser Kommunist schrieb:
> ... aber mit geeignete "Antenne" könnte es vllt gehen?

"Membran" heißt das Ding bei Lautsprechern. Irgendwie musst die 
Schwingung des US-Gebers auf die Luft übertragen werden. Und damit das 
halbwegs effektiv passt, muss die akustische Impedanz angepaßt werden.

von Wolfgang A. (Gast)


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Christian R. schrieb:
> Man kann ja 1MHz PA Prüfköpfe kaufen. Für Luftultraschall hab
> ich jedenfalls noch keine gesehen...

Das wird wohl an der heftigen Dämpfung von derart hohen Frequenzen in 
Luft liegen.
http://www.sengpielaudio.com/AirdampingFormula.htm

von Jojo S. (Gast)


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Einen kräftigen Hochspannungsfunken erzeugen und das Prüfobjekt mit 
einem Vibrometer betrachten. Ist aber auch nicht einfach.

von Fachmann (Gast)


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Böser Kommunist schrieb:
> Aber meine Frage wurde noch nicht endgultig beantwortet: Kann ich ein
> Phase Array Radar  aus  Ultraschalpiezos bauen mit einer Frequenz so um
> 1Mhz?

Ich glaube nicht, phased array radar beduetet, das es den Radar-Strahl 
elektronisch, das heisst ohne das die Antenne sich bewegt, schwenkt und 
ich weiss nicht ob ist möglich ist ultraschall auf diese Weise zu 
bündeln oder zu schwenken. Ausserdem ist es dann ein Sonar und kein 
Radar.

von Fachmann (Gast)


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Das geht mit einer Schallbündelausrichtung.

Die Schallbündelausrichtung ist eine gerichtete Abstrahlung von 
Ultraschallimpulsen einer Sonde für ein Sonar. Die 
Richtungsbeeinflussung wird mit einem Phased Array genannten 
Gruppenstrahler vorgenommen. Dieser Gruppenstrahler befindet sich in 
einem gemeinsamen Gehäuse und besteht aus mehreren (typisch 16, 32 oder 
64) Einzelstrahlern, die nach dem Piezo-Effekt arbeiten und mit dem 
englischen Begriff Transducer bezeichnet werden. Sie können sowohl 
Ultraschall senden als auch empfangen.

Die Richtungsänderung des Schallbündels wird durch ein Phased Array 
erreicht, das wie eine Phased-Array-Antenne aufgebaut ist. Jeder 
Einzelstrahler wird über einen regelbaren Phasenschieber angesteuert, 
der das Signal für den Einzelstrahler geringfügig verzögert. Durch 
Überlagerung des Schallbündels bildet sich ein Summensignal, das in 
seiner Abstrahlrichtung elektronisch geschwenkt werden kann. Durch eine 
zeilenweise Abtastung kann damit ein dreidimensionales Bild errechnet 
werden.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Böser Kommunist schrieb:
> Aber meine Frage wurde noch nicht endgultig beantwortet: Kann ich ein
> Phase Array Radar  aus  Ultraschalpiezos bauen mit einer Frequenz so um
> 1Mhz?

Grundsätzlich ginge das, aber Ultraschall besitzt bei 1MHz in Luft eine 
Wellenlänge von 0.3mm. Bei einem Abstand der US-Wandler im 
Zentimeterbereich wird die konstruktive Interferenzbedingung für sehr 
viele Winkel erfüllt sein. Damit ist eine halbwegs eindeutige 
Winkelbestimmung nicht mehr möglich.

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