Optimierung von korrelationsbasierten Verfahren zur Ultraschalllaufzeitmessung in Hinblick auf Störanfalligkeit und Mehrdeutigkeiten in der Signalauswertung durch Einsatz von "Coded Excitation"

Das IZFP hat sich zum Ziel gesetzt, die Entwicklung intelligenter Sensorsysteme voranzutreiben. Innerhalb dieser Systeme findet bereits ein Großteil der Datenverarbeitung direkt im Sensor statt, sodass die zu übertragenden Daten in ihrer Menge auf ein Minimum und in ihrem Inhalt auf das Wesentliche reduziert sind, bei gleichzeitiger Miniaturisierung des Systems durch Nutzung hochintegrierter Elektronikkomponenten. Die Steigerung der Zuverlässigkeit der Laufzeitmessung sowie die Vereinfachung der benötigten Verarbeitungsschritte liegen, speziell in Hinblick auf den Einsatz der Verfahren in kleinen, intelligenten Sensoren, im Fokus des IZFP. Die Masterthesis soll dazu beitragen, das Verfahren in diesem Sinne weiterzuentwickeln. Im Rahmen der Arbeit soll geprüft und gezeigt werden, inwieweit die Zuverlässigkeit der Laufzeitmessung durch Verwendung kodierter Anregungssignale (""coded excitation"") verbessert werden kann. Kodiert bedeutet in diesem Zusammenhang im Speziellen die Modulation von Frequenz und Phase des Sendesignals. Hierzu sollen zunächst verschiedene Anregungssequenzen hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht und bezüglich ihrer Eignung zur Verwendung in einem Ultraschallsystem beurteilt werden. Dabei ist die Analyse der Signale bzgl. der Eindeutigkeit ihrer Autokorrelationsfunktion sowie ihrer spektralen Eigenschaften, besonders in Hinblick auf eine begrenzte Systembandbreite und die potenziell daraus resultierende Signaldegradation, von Interesse. Zusätzlich zu den theoretischen Erwägungen soll dabei auch die die Realisierbarkeit der Signalanregung mit etablierten Sendestrukturen im Fokus bleiben. Im Anschluss sollen potenziell geeignete Anregungssignale in einer Hardwareumgebung getestet und abschließend die realen Ergebnisse den theoretischen gegenübergestellt werden. Hierfür kann ein bestehendes, in der von mir vorgelegten Bachelorthesis aufgebautes, Testsystem genutzt und ggf. modifiziert werden. Abweichend zur ursprünglichen Aufgabenstellung kann außerdem geprüft werden, inwieweit eine Variation der Sendespannung die Auswirkung einer Ansteuerung auf den Prüfkopf verändert.