Hastighetsmåling

Ved måling av hastighet brukes teknisk utstyr til å bestemme hastigheten til et objekt i en bestemt retning eller i rommet. Denne artikkelen gir en oversikt over handlingsprinsippene; for akselerasjonsmåling, se også akselerometri .

Beregningsmetoder bestemmer gjennomsnittshastigheten i den vurderte avstands- eller tidsdelen. Hvis denne delen er veldig liten, måles den aktuelle hastigheten omtrent. Målemetoder som bruker fysiske effekter og ikke reagerer tregt måler øyeblikkelig hastighet. Videre, når man vurderer hastighetsfordelingen, kan maksimum og minimum hastighet bestemmes.

Beregning av prosedyrer

Tidsmåling av en avstand

Med lysporter , ultralyd barrierer , mikrobølge barrierer eller andre svitsje følere , den tid som gjenstanden trenger blir for en bestemt bane målt . ${\ displaystyle t}$ ${\ displaystyle x}$

Hastigheten beregnes med . Med stoppurets tachymeterskala beregnes hastigheten lettere ved å multiplisere. Brukes i det moderne speedometeret , i sport, i hastighetsovervåking i veitrafikk, i stokken (måleenhet) . ${\ displaystyle v}$ ${\ displaystyle v = {x \ over t}}$

Avstandsmåling med faste tidsintervaller

Hvis posisjon, avstand eller avstand tilbakelagt ( ) er kjent på to tidspunkter ( og ), beregnes også hastigheten . Posisjonen kan måles med GPS , kjøretidsmåling av laser- eller radarpulser eller optisk med kameraer. For ytterligere prosedyrer, se Avstandsmåling . Søknad f.eks. B. med laserpistolen , optisk hastighetsmåling i valsverk , eller Particle Image Velocimetry i væsker. ${\ displaystyle x = x_ {2} -x_ {1}}$ ${\ displaystyle t_ {1}}$ ${\ displaystyle t_ {2}}$ ${\ displaystyle v = {\ frac {x_ {2} -x_ {1}} {t_ {2} -t_ {1}}} = {\ frac {\ Delta x} {\ Delta t}} = {\ dot {x}} (t)}$

Integrasjon av akselerasjon

Hastigheten kan bestemmes ut fra den målte akselerasjonen a ved integrering .

{\ displaystyle v _ {\ mathrm {end}} = v _ {\ mathrm {begynnelse}} + \ int _ {0} ^ {t} a \, \ mathrm {d} t}

Feil i integrasjonen kan beregnes ved å sjekke med andre sensorer. Søknad bl.a. innen maskinteknikk , vibrasjonsbord og luftfart (se treghetsnavigasjonssystem )

Fysiske effekter

Elektromagnetisk induksjon

I henhold til induksjonsloven er spenningen i en spole proporsjonal med hastigheten som magnetfluksen endres på. Dette prinsippet brukes av tacho-generatorer , løpehjul , bevegelige spoleenheter og virvelstrømsensorer .

Doppler effekten

Når lyd, mikrobølger eller laserstråler reflekteres fra et objekt, har ekkoet en høyere frekvens når objektet beveger seg mot betrakteren. Denne frekvensforskjellen på grunn av Doppler-effekten blir evaluert.

Noen applikasjoner, ordnet etter avtagende frekvens, er laser-doppleranemometri for væsker, laseroverflatehastighetsmåler for bevegelige overflater, Doppler-radarsensoren for kilometertrykk og avionikk , nedbørsradar , samt medisinsk ultralyd-doppler og meteorologisk lyd .

Dynamisk trykkmåling

Forskjellen mellom dynamisk trykk og statisk trykk måles med en Prandtl-probe . Strømmen må være virvelløse. Så gjelder følgende: ${\ displaystyle p_ {dyn}}$

{\ displaystyle v = {\ sqrt {\ frac {2 \, p _ {\ mathrm {dyn}}} {\ rho}}}}

Der er det tettheten av mediet. Denne metoden brukes til å bestemme hastigheten til fly og skip og for strømningshastigheten til gasser og væsker. ${\ displaystyle \ rho}$

Varmeutslipp

En ledning oppvarmet av en elektrisk strøm blir avkjølt av luften som strømmer rundt den. Endringen i motstand eller lengden på ledningen måles.

Brukes i varme ledningsanemometre , raske mottakere

Tid for flymåling av lyd

Hvis en lydbølge forplanter seg parallelt eller i en vinkel mot hastigheten til en væske, kan dens hastighet beregnes ut fra transittidene.

Brukes som ultralydstrømningsmåler eller vindmåler eller med mye lavere frekvenser i tomografi av havene .

Ytterligere prosedyrer

Linjebevegelsen konverteres ofte til en hastighet, som deretter måles: Se hastighetsmåling .
Ved å evaluere strømningshastigheten kan også strømningshastigheter i rør og de resulterende kreftene bestemmes. se strømningsmåling .
Det er optiske metoder for hastighetsmåling, der man evaluerer bildesekvenser fra kameraer og bestemmer den optiske strømmen . Dette er hvordan z. B. Optiske mus og lignende applikasjoner.
Den terrestriske navigasjonen fungerer i sin tur med vinkelmålinger og lagre for landemerker , samt kalibrering av lufthastighetsindikatorer på kjente ruter ( running miles ).
For prosjektiler bestemmes snutehastigheten ved bruk av Cranz-Schardin-metoden .

applikasjoner

I dette landet

Hastigheten til et motorkjøretøy vises på speedometeret , som måler utgangshastigheten til overføringen .
I veitrafikk blir Doppler-effekten mest brukt til hastighetsovervåking . Andre målemetoder inkluderer lysbarrierer og laserpistoler .
Luftstrømningshastigheter måles med vindmålere .
Avspillingshastigheten (rotasjonshastigheten) til en platespiller kan måles med et stroboskop og deretter justeres.
Hastighetsmålesystemer er utbredt i sport. De mulige bruksområdene spenner fra bil- og motorsykkelsportkonkurranser til vintersport som ski og hopp . Å passere laserlysbarrierer i begynnelsen, på mellomliggende punkter og på slutten av ruten tillater både timing og bestemmelse av hastighet.
I industriproduksjon måles hastigheter i nesten alle kontinuerlig operasjoner (f.eks. Valsverk , papirfabrikker ) ved hjelp av målehjul eller optisk (f.eks. Laseroverflatehastighetsmåler ).

Å vanne

I nautisk vitenskap kalles speedometeret loggen eller loggen . Den fartsmåler bestemmer hastigheten gjennom vann , sjø strøm bestemmer hastigheten over bakken .
Logging fungerer hovedsakelig hydromekanisk eller hydrodynamisk (propell); Magnetiske og elektriske effekter kan også brukes.
Et løpehjul brukes til å bestemme hastigheten på vannscooter. Pumpehjulet driver en generator, hvis elektriske spenning blir konvertert til reisen.

I luften

Å vite flyhastigheten er viktig for et fly . Det dynamiske trykket brukes i fly for å måle hastigheten, v. en. med pitotrøret . Venturi-røret (sugeeffekt) er bedre for sakte fly . Den variometeret måler stigehastigheten via endring i lufttrykket.
Hastighetsmålingen kan også gjøres med Doppler-radaren , med GPS eller indirekte via posisjonsendring (IN, radionavigasjon).
Vindhastigheten i forskjellige høyder, som er viktig for flyplanlegging og drift , bestemmes meteorologisk eller med mikrobølgeradar. Sistnevnte er blant annet. brukt i værsatellitter av det nye EUMETSAT Polar System ( EPS ), som har supplert Meteosat- systemet siden 2006 .

I vitenskap og forskning

astronomi

I astronomi er stjernens romlige bevegelser av interesse. De blir registrert astrometrisk (sakte skiftende stjerneplasseringer ) og ved spektroskopi :

todimensjonal riktig bevegelse på himmelsfæren (for det meste mindre enn 1 "per år).
skalar radiell hastighet i retning av synslinjen (opptil ca. 100 km / s). Til sammen gir disse 3 komponentene stjernens romlige hastighet i forhold til vårt solsystem.
Bevegelsen til vårt planetariske system til " sun apex " i konstellasjonen Hercules er lagt på dette . Denne bevegelsen (ca. 30 km / s) må tas i betraktning når man vurderer hastighetsmålinger i Melkeveien for å oppnå den faktiske galaktiske bevegelsen fra den målte relative hastigheten til solen . Apex-analysen tillater videre undersøkelser.

Imidlertid inneholder de romlige bevegelsene til stjernene systematiske komponenter, hovedsakelig på grunn av den lokalt forskjellige rotasjonen rundt sentrum av Melkeveien (omtrent sirkulær, rundt 200-250 km / s) og i tilfelle bevegelsesklynger (stjerner dannet sammen , rundt 20–100 km / s).

Atomfysikk

For partikkelfysikk , blant annet måling av atombevegelser er viktig. Det ble først oppnådd i 1920 av fysikeren Otto Stern som en direkte måling av hastigheten til sølvatomer .

weblenker

Wiktionary: hastighetsmåling - forklaringer av betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Hastighetsmåling av sølvatomer ( LEIFI )

Languages