Wie beeinflussen Temperatur, Regen oder andere Außeneinflüsse die Leistungsfähigkeit von Ultraschallsensoren? Lesen Sie im folgenden Blog, wie Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs mit extremen Bedingungen umgehen.

1. Beeinflussen Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Sensorreichweite?

Die relative Luftfeuchte und Temperatur der Umgebungsluft können die Reichweite des Ultraschallsignals beeinflussen. Hierbei kann die Reichweite eines Ultraschallsensors sowohl mit steigender Temperatur als auch mit steigender Luftfeuchte abnehmen. Allerdings verläuft diese Abnahme nicht linear, sondern unterscheidet sich von Sensor zu Sensor. Die im Datenblatt genannte Nennreichweite des Sensors wird unter allen Bedingungen erreicht.

2. Wird die Messung durch Staub/Regen/Nebel beeinflusst?

Die Schallenergie des Sensors kann durch sehr hohe Staubentwicklung, starken Regen oder starken Schneefall reduziert und die Größe der Schallkeule verkleinert bzw. die Reichweite des Sensors verringert werden. Bei starkem Gewitter mit orkanartigen Böen kann es zu einer instabilen Messung mit Signalverlust kommen. Leichte Ablagerungen auf der Wandleroberfläche wie Staub und Schmutz, beeinflussen die Laufzeitmessung hingegen nicht. Auch Nebel beeinflusst die Qualität der Messung nicht.

3. Welche Umgebungseinflüsse verändern das Messergebnis des Ultraschallsensors?

Lufttemperatur:

Den größten Einfluss auf die Messgenauigkeit besitzt die Lufttemperatur. Hierbei ändert die Lufttemperatur die Schallgeschwindigkeit um 0,17 % pro Grad Kelvin. Zum Ausgleich dieser Effekte besitzen fast alle Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs einen Temperaturfühler, welcher die Umgebungstemperatur misst, mit dessen Hilfe der Sensor eine Verfälschung der Messwerte automatisch korrigiert.

Luftfeuchte:

Der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Schallgeschwindigkeit hat bei Raumtemperatur und niedrigeren Temperaturen wenig Einfluss. Liegen die Lufttemperaturen jedoch höher, nimmt die Schallgeschwindigkeit mit steigender Luftfeuchtigkeit zu. Dennoch ist dieser Einfluss für die typischen Einsatzgebiete industrieller Ultraschallsensoren zu vernachlässigen und braucht nicht kompensiert zu werden.

Luftdruck:

Zwischen Normalnull und 3000 m Höhe nimmt die Schallgeschwindigkeit um weniger als 1 % ab. Auch die atmosphärischen Schwankungen an einem bestimmten Ort sind vernachlässigbar gering und wirken sich kaum messbar auf die Schallgeschwindigkeit aus.

Luftströmungen:

Normale Luftströmung (Wind) hat bis zu einer Geschwindigkeit von 7 Bft (50-61,5 km/h) keine Auswirkung auf die Ultraschallmessung, wenn das Objekt gute Schallreflexionseigenschaften besitzt. Durch besonders hochtemperierte Objekte, wie z. B. glühendes Metall, können Luftturbulenzen und Grenzschichten in der Luft entstehen. Dadurch kann der Ultraschall zerstreut oder abgelenkt werden, sodass nur kaum auswertbare Echos am Sensor ankommen bzw. im Fall einer Schallablenkung kein Echo mehr zum Sensor zurückläuft.

Farbnebel:

Farbnebel hat, wie witterungsbedingter Nebel, keinen Einfluss auf die Funktion des Ultraschallsensors. Es sollte jedoch vermieden werden, dass sich Farbe im großen Maß auf der Wandleroberfläche absetzt. Einzelne Spritzer oder eine nur sehr dünne Farbschicht auf dem Ultraschallwandler beeinflussen die Funktion des Sensors üblicherweise nicht oder nur sehr gering.

Fremdschall:

Fremdschall führt in der Regel nicht zu Fehlfunktionen. Hat die Störquelle jedoch die gleiche Frequenz wie der Ultraschallsensor, darf der Pegel des Fremdschalls nicht den des systemeigenen Echos überschreiten. Dies kann zum Beispiel bei der Befüllung eines Silos mit Steingut eintreten.

4. Wie reinigt man die Ultraschallsensoren?

Bis zu einem gewissen Grad reinigen sich Ultraschallsensoren durch die Vibrationen des Ultraschallwandlers selbst. Applikationsbedingte Ablagerungen auf dem Sensor können mit einem weichen Tuch ggf. unter Zuhilfenahme von Wasser entfernt werden. Dünne, filmartige Ablagerungen – wie beispielsweise ein dünner Ölfilm – beeinflussen die Funktion des Sensors typischerweise nicht und müssen deshalb auch nicht zwingend entfernt werden.