Herr Andreas Quellmalz, der von März 2007 bis Juli 2015 als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Elektrische Messtechnik tätig war, absolvierte am 04.12.2020 erfolgreich die mündliche Prüfung in seinem Promotionsverfahren. Der Titel seiner Dissertation lautete: Blindzonenfreie Ultraschall-Abstandsmessung in Luft.
Das Fachgebiet Elektrische Messtechnik gratuliert Herrn Quellmalz zur bestandenen Prüfung und wünscht ihm weiterhin viel Erfolg für die berufliche Karriere und alles Gute im persönlichen Leben!
Kurzfassung
Luft-Ultraschall-Abstandssensoren sind in der Regel mit nur einem Schallwandler aufgebaut. Dadurch verringert sich der konstruktive Aufwand und die aktive Fläche für das Senden und Empfangen ist maximiert. Während des Sendens und des Ausschwingens kann mit dem Schallwandler im Allgemeinen kein Empfangssignal detektiert werden. Dadurch entsteht eine Blindzone, die zu einem Mindestabstand für die Abstandsmessung führt. Diese Blindzone ist direkt von der Sendesignallänge abhängig. Daher können in der Regel nur kurze Sendesignale verwendet werden. Codierte Sendesignale, mit denen sich verschiedene Sensoren unterscheiden lassen und ein Übersprechen verhindert werden kann, was zu Fehlmessungen führen würde, scheiden daher meist aus.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messverfahren entwickelt, das auf einer modellbasierten Sende-/Empfangssignal-Trennung basiert. Dadurch lässt sich der Mindestabstand erheblich reduzieren. Abhängig von den verwendeten Schallwandlern ist damit sogar eine Messung bis zum Abstand null realisierbar. Das Verfahren basiert auf einer Online-Modellparameteridentifikation für ein Modell, welches das elektrische Verhalten des Schallwandlers beim Betrieb über einen Vorwiderstand beschreibt. Dazu werden das Generator- und das Schallwandlersignal digitalisiert. Anschließend ist es möglich, das elektrische Empfangssignal zu schätzen.
Das Verfahren wird mit mehreren Schallwandlern untersucht. Dabei werden für das Messverfahren notwendige Parameter des Schallwandlers ermittelt. Weitere Bestandteile der durchgeführten Untersuchungen sind die Wahl einer geeigneten Codierung und einer geeigneten Modulation für die verwendeten Sendesignale.
