Járműipari környezetérzékelés

Hasonló dokumentumok
Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekben

Hangintenzitás, hangnyomás

Hullámok, hanghullámok

1. A hang, mint akusztikus jel

Fizikai hangtan, fiziológiai hangtan és építészeti hangtan

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Rezgések és hullámok

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

vmax A részecskék mozgása Nyomás amplitúdó értelmezése (P) ULTRAHANG ULTRAHANG Dr. Bacsó Zsolt c = f λ Δt = x/c ω (=2π/T) x t d 2 kitérés sebesség

KÖZEG. dv dt. q v. dm q m. = dt GÁZOK, GŐZÖK ÉS FOLYADÉKOK ÁRAMLÓ MENNYISÉGÉNEK MÉRÉSE MÉRNI LEHET:

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Látás. Látás. A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv).

A Brüel & Kjaer zajdiagnosztikai módszereinek elméleti alapjai és ipari alkalmazása

Diagnosztikai ultrahang

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Ultrahang. A hang. A hanghullámot leíró függvény. Az ultrahang

Optika fejezet felosztása

Anyagvizsgálati módszerek

Biofizika és orvostechnika alapjai

Robotika. 3. Érzékelés Magyar Attila. Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai fizikából. I. kategória

1.1 Emisszió, reflexió, transzmisszió

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

7. Laboratóriumi gyakorlat KIS ELMOZDULÁSOK MÉRÉSE KAPACITÍV ÉS INDUKTÍV MÓDSZERREL

Folyadékok és gázok mechanikája

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

1. Metrológiai alapfogalmak. 2. Egységrendszerek. 2.0 verzió

HULLADÉKCSÖKKENTÉS. EEA Grants Norway Grants. Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása. Dr. Nagy Attila, Debreceni Egyetem

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

CÉLKOORDINÁTOROK alkalmazástechnikája CÉLKOORDINÁTOROK FELÉPÍTÉSI ELVE

Érzékelők az autonóm járművekben

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Járműipari környezetérzékelés

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Háromsugaras infrasorompó 8 választható frekvenciával HASZNÁLATI UTASÍTÁS

Definíció (hullám, hullámmozgás):

Méréstechnika. Szintérzékelés, szintszabályozás

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

A hang mint mechanikai hullám

Sugárzásos hőtranszport

Tecsound anyagok használata hanggátló szerkezetekben

Kiegészítő anyag (videók)

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Folyadékok és gázok áramlása

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

Kiegészítő anyag (videók)

Abszorpciós spektroszkópia

Kétsugaras infrasorompó 8 választható frekvenciával HASZNÁLATI UTASÍTÁS

TARTALOMJEGYZÉK EL SZÓ... 13

RF zavarkibocsátás és zavarérzékenység méréshez

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Fény, mint elektromágneses hullám, geometriai optika

METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK és MEGFIGYELÉSEK

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Ismerkedés az MSP430 mikrovezérlőkkel

Folyadékok és gázok áramlása

Történeti áttekintés

A hullámok terjedése során a közegrészecskék egyensúlyi helyzetük körül rezegnek, azaz átlagos elmozdulásuk zérus.

UH-zongora - zenélés mikrokontrollerrel

Az ultrahangos tartályszintmérés alapjai

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

Reológia Mérési technikák

Optoelektronikai érzékelők BLA 50A-001-S115 Rendelési kód: BLA0001

AN900 D választható frekvenciájú négysugaras infrasorompó Telepítési útmutató 1. A készülék főbb részei

Négysugaras infrasorompó 8 választható frekvenciával HASZNÁLATI UTASÍTÁS

A fény tulajdonságai

Távérzékelés, a jöv ígéretes eszköze

QALCOSONIC HEAT 2 ULTRAHANGOS HŰTÉSI- ÉS FŰTÉSI HŐMENNYISÉGMÉRŐ

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

Abszorpciós fotometria

Beszerelés. ConCorde BC 803 tolatóradar Használati útmutató

A tanulók gyűjtsenek saját tapasztalatot az adott szenzorral mérhető tartomány határairól.

2 x M25, 1 x M20, 1 x M16 Közvetlen fűtőkábel-bemenet az egységbe M25 csatlakozó készlettel

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Digitális multiméterek

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

2. Az emberi hallásról

PERREKUP DxxTx - HDK10 Rekuperátor vezérlő Használati Utasítás

OMRON FOTOELEKTROMOS KAPCSOLÓK E3NT

Elektropneumatika. 3. előadás

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Szeizmikus kutatómódszer I. Alkalmazott földfizika

Hangterjedés szabad térben

601H-R és 601H-F típusú HŐÉRZÉKELŐK

MSP430 programozás Energia környezetben. Kitekintés, további lehetőségek

OPTIKA. Geometriai optika. Snellius Descartes-törvény szeptember 19. FIZIKA TÁVOKTATÁS

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Gázelosztó rendszerek üzemeltetése V. rész

Átírás:

Járműipari környezetérzékelés 2. előadás Dr. Aradi Szilárd

Az ultrahangos érzékelés története Ultrasound_range_diagram.png: Original uploader was LightYear at en.wikipediaultrasound_range_diagram_png_(sk).svg:, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10755419 Az ultrahang denevérek általi alkalmazását 1794-ben fedezte fel Lazzaro Spallanzani. Francis Galton 1893-ban fejlesztette ki egy állítható frekvenciájú ultrahangot kibocsájtó sípot (Galton-síp). Ezzel mérte az emberi és állati hallás határait és bebizonyította, hogy sok állat magasabb frekvenciákat is érzékel, mint az ember. Az első műszaki felhasználása 1917-ben történt. Paul Langevin ultrahangot használt tengeralattjárók érzékelésére. Járműipari felhasználásával először az 1970-es években kísérleteztek. Már ekkor is a parkoló szenzor kifejlesztése volt a cél. Manapság is ezen a területen használják, néhány kisebb kiegészítő funkció mellett. Legfontosabb előnye az optikai érzékeléssel szemben, hogy érzéketlen a külső zavarásokra és szennyeződésekre.

Működés alapelve A hanghullámok rugalmas, rezgőképes közegben terjednek (vákuumban nem). Levegőben longitudinális hullámként terjed, a mozgás irányában megváltozik a levegő sűrűsége és nyomása. Azonban szilárd anyagok felületén és különböző anyagok határfelületein többféle komplex hullámforma is létrejöhet. A hangvilla szinuszos vibrációja magas é s alacsony nyomású pontokat állít elő a levegőben, melyek megfelelő detektorokkal mérhetőek.

Hangsebesség A hanghullámok terjedési sebesség függ a közeg összenyomhatóságától és sűrűségétől. Az összenyomhatóságot a kompressziós vagy bulk modulusszal jellemezzük, amely a végtelenül kicsi nyomásnövekedés, és az eredményeképpen bekövetkező relatív térfogatcsökkenés hányadosa. K = V dp dp = ρ dv dρ Longitudinális hullám sebessége: c = K/ρ c = Elasztikus tulajdonságok Inerciális tulajdonságok Alkalmazási szempontból a legfontosabb, hogy a fenti tulajdonságok a hőmérséklet függvényében változnak. A hanghullámok terjedési sebessége levegőben 0 C-on 331,45 m/s, ami a hőmérséklet függvényében a következőképpen változik: c t = c 0 + kt k = 0.607 m s C

Távolság számítás elve Az ultrahang szenzorok alkalmazása esetén a távoságmérés alapja a jel kibocsájtása és a visszavert jel beérkezése között eltelt idő meghatározása. c t s = 2

Működési módok Diffúziós mód A kiadott jel elérve a célobjektumot visszaverődik, így megváltoztatva a szenzor kimenetét. Reflexiós mód A működési tartomány belül egy reflektor kerül elhelyezésre, amely folyamatosan visszaveri a kiadott ultrahang-hullámokat. Ha egy idegen tárgy kerül a reflektor és a szenzor közé, a szenzor kimenete megváltozik. Átmenő mód A kibocsájtó, illetve az érzékelő áramkör külön egységben található. Közöttük folyamatos kapcsolat van, ha egy objektum közéjük kerül, megszakítja a kapcsolatot, így megvalósítva az érzékelést.

Hullámterjedés I. A hanghullámokat terjedésük során különböző fizikai hatások érhetik, amelyek módosíthatják a jel tulajdonságait. Reflexió Egy új közeg határára érve a hullám egy része behatol a közegbe, míg másik része visszaverődik. A behatolás és visszaverődés arányát a két közeg ún. akusztikus impedanciája határozza meg A r = R 1 R 2 R 1 + R 2, R 1 = ρ 1 c 1, R 2 = ρ 2 c 2 A hullám egyik közegből a másik közegbe történő átlépése során változást tapasztalhatunk a hullám terjedési irányában. sin(θ 1 ) sin(θ 2 ) = C 1 C 2

Hullámterjedés II. Diffrakció Ha a hullám terjedési irányába egy, a hullámhosszhoz viszonyított elengedő nagy réssel rendelkező akadályt állítunk, akkor a nyíláson keresztül áthaladó hullámok egyenes vonalban fognak tovább terjedni. Ha viszont elkezdjük szűkíteni a rést a hullámok még mindig átjutnak az akadályon, de a kilépésen során elhajlanak, azaz behatolnak abba a térrészbe is, ami az akadály által árnyékolva van. Abszorpció Egy anyag a rajta áthaladó sugárzás egy részét elnyeli, azaz a sugárzás az anyagban elnyelődik. I x = I 0 e mx m abszorpciós együttható x anyagvastagság By Inductiveload, Közkincs, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2239546

48 khz ultrahang csillapodása levegőben

Környezeti hatások Hőmérséklet c t = 331,45 + kt m s k = 0.607 m s C Páratartalom Lásd előző dia! Légáramlás <50km/h Nincs hatás 50-1000 km/h Bizonytalan eredmény >100km/h Szenzor nem érzékel visszavert hullámokat. Közeg összetétele A szenzorok levegőhöz vannak tervezve. Jelentős összetétel változás esetén a mérés során hiba történhet. (Vákuumban nincs hangterjedés.) Csapadék Normál sűrűségű hó, illetve eső nincs hatással a szenzor működésére. Por Poros környezet csökkentheti a mérési tartományt 67-75%-kal is.

Hatótávolság Maximális hatótávolság a gyakorlatban ~5m. A csillapítás mértéke (azonos közegben) alapvetően a frekvenciától, kisebb mértékben a relatív páratartalomtól és a hőmérséklettől függ. A szenzorokat általában 25 C-ra és 45% páratartalomra kalibrálják, 94.48 kpa nyomáson. (A hang terjedési sebességét a hőmérséklet alapján kompenzálják a korábbiak szerint.) A legkisebb mérhető távolság ( blind zone ) jellemzően ~20 cm körül alakul. Ezt a alapvetően az a folyamat korlátozza, hogy a szenzornak a kibocsájtás végrehajtása után fel kell készülnie a visszaverődött jel fogadására (beleértve az aktív kibocsájtást és lecsengési időt is).

Ultrahang előállítása és érzékelése A járműipari szenzorokban az ultrahang előállításához és érzékeléséhez a piezoelektromos hatást használják ki. Piezoelektromos tulajdonsággal rendelkező anyagra elektromos feszültséget kapcsolva, az anyag deformálódik, míg mechanikus deformáció hatására feszültség jön létre az anyagban. Így a szenzorbon ugyanaz az anyag elláthatja mind a kibocsájtás, mind pedig az érzékelés feladatát.

Szenzorfelépítés Ház: Zárt rendszer esetében fémből készül és hozzávan rögzítve a piezoelektromos kerámia, nyitott esetben csak a szenzor védelmét biztosítja. Piezoelektromos kerámia: Előállítja a kibocsájtott ultrahang-hullámokat, illetve az ultrahang-hullámokból az elektromos jelet. Kürt: Nyitott rendszer esetén alkalmazzák, segíti a hatékony sugárzást, illetve a visszavert hullámokat koncentrálja a piezo kerámia felé. Alap: A szenzor egységet rögzíti a házhoz. Nyitott esetben szilárd anyagból készítik, zárt esetben gyanta. Árnyékolás Kábelek Nyitott Zárt

Távolságmérés

Sugárzási zóna A ultrahang szenzor jele nem egyenes vonalban terjed, hanem egy sugárzási kúp jön létre. Az alábbiakban a Bosch egy UH szenzorának méréssel meghatározott vízszintes és függőleges látószöge, valamint az ebből előállított 3D jellegfelülelete látható.

Interferenciák Az egymás mellett lévő szenzorok sugárzási zónája fedheti egymást. Egy szenzor által kibocsájtott ultrahang visszaverődhet egy másik szenzor felületére is ( cross-echo ). A szenzorokat nem egyszere, hanem adott sorrendben (általában párosával) szólaltatják meg. Így ezek a jelenségek kezelhetők, illetve a cross-echo fel is használható a méréshez.

Architektúra Bemenetek Gyújtás Sebességfokozat Sebesség Hőmérséklet Stb. Kimenetek Nyers távolságok Mérés verifikáció Objektum távolságok Kijelző információk Stb.