nach [13 i)] [13 ii)] [16]

Die Wahl des Mediums und der Frequenz hängt von der geforderten Genauigkeit und somit auch von den Kosten ab.

Wird keine starke Bündelung benötigt und bleibt die Messdistanz unter ca. 10m - es gibt bereits Sensoren, die bis 30m mit Ultraschall messen - , so ist Ultraschall gut geeignet. Die geringe Schallaufzeit von rund 300m/s kann gerade bei der Laufzeitmessung ausgenützt werden. Da die Genauigkeit der Zeitmessung direkt ins Messergebnis eingeht, sind die Anforderungen bei Licht um einiges grösser, damit noch ein vernünftiges Resultat erzielt werden kannxi. Negativ wirkt sich hingegen die grosse Temperaturabhängigkeit der Laufzeit aus. Um eine möglichst gute Messgenauigkeit zu erreichen (10m, 1..2% [16]), ist daher eine Temperaturkompensation notwendig. Abgesehen davon können kostengünstige Sensoren entwickelt werden, weil dieses Technologiegebiet gut erforscht ist.

Die noch mässig entwickelte Technologie der Distanzmesstechnik mit Mikro- oder Millimeterwellen erlaubt noch keine hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit. Zur Zeit ist eine Genauigkeit von 1% auf 30m [16] erreichbar. Ein weiteres Problem kann der grosse Öffnungswinkel darstellen, der je nach Antenne von 5 bis 20° [16] reicht. Trotz dieser Mängel bietet die Mikro- und Millimeterwellen einen grossen Vorteil, wenn Extrembedingungen vorherrschen, bei denen Ultraschall und Licht nicht mehr eingesetzt werden können. So sind Messungen noch bei Mediumstemperaturen über 1000°C [17], bei Drücken bis 64bar [17] und bei staubiger und nebliger Umgebung möglich. Die Abbildung 2.2 verdeutlicht dies auch für atmosphärische Einflüsse am Beispiel Dämpfung.
 

Abbildung 2.2: Dämpfung der mm - Welle gegenüber Lichtwellen für eine 1.4km lange Teststrecke Quelle [13 i)]
 
Lichtwellen werden dann eingesetzt, wenn eine Distanz zielgerichtet erfasst werden muss. Es lässt sich mit einer Optik zusätzlich eine feine Bündelung und eine optimale Ausrichtung auf das Objekt erreichen. Es kann aber auch eine Abbildung eines reflektierten Signals vorgenommen werden. Diese Möglichkeit besteht bei den anderen Wellenlängen nur rudimentär. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass die optischen Elemente, auch wenn sie in Massen produziert werden, das Messverfahren teuer machenxii.

Anlässlich der Besprechung der Millimeterwelle wurde schon erwähnt, dass mit kurzer Wellenlänge eine hohe Auflösung und Genauigkeit erzielt werden kann. Besonders deutlich wird dies bei der Interferometrie, die eine Auflösung im m -Bereich erreicht.

Aus den oben erwähnten Gründen kann heute mit der Distanzmessung mittels Lichtwellen ein riesiger Bereich an Längen abgedeckt werden, vom Relief auf einer Münze bis zur Entfernung Erde Mond.
 

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 xi Soll die Auflösung 1cm betragen, so muss bei Licht eine Zeitdifferenz (hin und zurück) von mindestens 66ps erfasst werden können, bei Ultraschall hingegen genügt ein Zeitdifferenz von 66ms.

xii nach J.Jütz
Wenn in der Elektronik eine Komponente 1.-Fr. kostet, so kostet in der Optik ein entsprechend gelagertes Produkt 100.-Fr.
 
 
Berührungslose Distanzmessung 28.3.98 stefan.gachter@ieee.org