Ultraschall-Laufzeit
Miss mit einem Echo
Ultraschall liegt über dem üblichen menschlichen Hörbereich. Ein Echo ist zurückgeworfener Schall. TOF bedeutet Time of Flight, Laufzeit einer Welle. Die gewählte Echozeit enthält Hin- und Rückweg.
EXPERIMENTIERTISCH
Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.
Anmelden, um den Fortschritt zu speichern. Der Gastfortschritt bleibt auf diesem Gerät.
So funktioniert es
Näherung für trockene Luft bei 0–40 °C. Gewähltes gültiges Echo; keine Erkennung von Hindernissen, falschen Echos oder Feuchte. Statische Rechnung, kein laufender Sensor.
T ist Celsius-Temperatur, c Schallgeschwindigkeit, t Hin-Rückzeit in Sekunden. c = 331.3 + 0.606T; Entfernung = c × t/2. /2 berücksichtigt den Rückweg. 1 ms = 0.001 s; Meter × 100 sind Zentimeter.
Schwierigkeit
Aufbauen · Beobachte
Schalte ein mit 20 °C, 2 ms: 343.42 m/s, 34.342 cm.
Brauchst du einen Tipp?
T=20 °C; t=2 ms → c=343.42 m/s; d=34.342 cm
Erforschen · Erkunde
Behalte 2 ms, wähle 0 °C: 331.3 m/s, 33.13 cm.
Brauchst du einen Tipp?
T=0 °C; t=2 ms → c=331.3 m/s; d=33.13 cm
Selbst lösen · Löse
Wähle 40 °C, 10 ms: 355.54 m/s, 177.77 cm.
Brauchst du einen Tipp?
T=40 °C; t=10 ms → c=355.54 m/s; d=177.77 cm
Zusatzwissen und Schaltungsrezepte
Ultraschall-Laufzeit
Wartezeit wird zum Maßstab, ähnlich einem Klatschen vor einer Wand. Ein echter Empfänger muss den nützlichen Rücklauf erst erkennen.
c = 331.3 + 0.606T; d = c × (t/1000)/2 × 100 cm; t [ms], T [°C]
Die Verzögerung beschreibt Weglänge, nicht Objektgröße. Konkurrierende Reflexionen werden nicht aufgelöst.
Ein nützlicher Zusammenhang
Doppelte Zeit bei fester Temperatur bedeutet doppelte Entfernung.
Außerhalb des Modells
Bei gleicher Echozeit ergibt wärmere Luft eine größere berechnete Entfernung.
Eine typische Falle vermeiden
Die Zeit enthält beide Wege. Ohne /2 wird die Antwort doppelt; die Temperaturformel ist eine Näherung.
Gleiche Temperatur, doppelte Zeit. Entfernung…
- gleich
- halb
- doppelt
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Bei fester Geschwindigkeit ist Entfernung proportional zur Zeit.
Naher Rücklauf
20 °C, 2 ms.
34.342 cm.
Weiter in warmer Luft
40 °C, 10 ms.
177.77 cm.
Probiere eine weitere Änderung
Bei 20 °C vergleiche 1, 2, 4 ms: 17.171, 34.342, 68.684 cm.