Seite 109 aus dem Katalog Sensoren von Festo AG & Co. KG

Durchflusssensoren
Merkmale Durchflussmessung mit Ultraschall Man kann auch mit Ultraschall erfolgreich in die Flüssigkeit ”hineinblicken” und kommt so ebenfalls zum volumetrischen Durchsatz. Es wird der Effekt ausgenutzt, dass sich die Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Schallwellen in bewegten Flüssigkeiten 1 mit der Strömungsgeschwindigkeit des Übertragungsmediums ändert. Ultraschall\-Durchflussmesser werden außen auf die Rohrleitung aufgesetzt. Um die Ultraschalltechnik auch für kleinbauende und billigere Durchflussmesser verwenden zu Durchschallungsprinzip Bei der Laufzeitmethode (Durchschallungsprinzip) muss die Flüssigkeit ”rein” sein. 2 Messsonden, die abwechselnd Ultraschallsignale hin und her senden, liegen sich im Winkel von 45° gegenüber. Das gegen die Strömungsrichtung laufende Signal wird negativ beeinflusst, das mit der Strömung laufende Signal dagegen positiv. Es entsteht eine von der Durchflussgeschwindigkeit abhängige Laufzeitdifferenz (Frequenzdifferenz), die stoffund temperaturunabhängig ist. können, werden kapazitive Ultraschall-Membranarrays entwickelt, die sich mit den Technologien der Mikrosystemtechnik herstellen lassen. Sensorik und Elektronik sollen dann auf einem Chip integriert sein. Die Anfänge der Ultraschallortung gehen übrigens auf den ersten Weltkrieg zurück. Unter dem Eindruck des Untergangs der ”Titanic” versuchte man (damals übrigens erfolglos) treibende Eisberge mittels Echolot zu orten.

1

2

3 1 Sender 2 Empfänger 3 Rohr

1 Messsonde

Sensoren Durchflusssensoren

Doppler-Messmethode Bei der Doppler-Messmethode werden Schallsignale an Luftblasen oder Feststoffpartikeln reflektiert. Diese Partikel dürfen aber als Reflektoren nicht zu klein sein. Die relative Bewegung der reflektierten Körper führt zur Komprimierung des Schalls in eine kürzere Wellenlange, d.h. in eine höhere Frequenz. Die Frequenzdifferenz ist nun direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Aus dem Rohrquerschnitt und der Geschwindigkeit kann das Durchflussvolumen bestimmt werden.

1.4

2

1 1 Sender 2 Empfänger

Driftverfahren Beim Driftverfahren erfährt der gebündelte Schallstrahl eine Ablenkung infolge der Strömung. Dadurch tritt zwischen den Ausgangsamplituden der beiden Empfänger eine Differenz auf.

Man kann sich die Wirkungsweise der verschiedenen Verfahren auch deutlich machen, wenn man jeweils die Geschwindigkeiten in Längs- und Querrichtung vektoriell addiert.

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Sensoren / Bildverarbeitungssysteme – Änderungen vorbehalten – 2009/03