Seite 110 aus dem Katalog Sensoren von Festo AG & Co. KG

Durchflusssensoren
Merkmale Kalorimetrische Durchflussmessung Bei der Durchflussmessung auf thermischer Basis wird aus einer Temperatur, einer Temperaturdifferenz oder einer davon abgeleiteten Größe auf die Durchflussmenge eines Gases oder einer Flüssigkeit geschlossen. Grundlage der Messung ist somit die Quantifizierung des Wärmetransports. Hitzdrahtmethode Diese Methode beruht auf der Messung des Wärmetransportes. Ein elektrisch beheizter Metalldraht mit temperaturabhängigem elektrischem Widerstand wird in den Gasstrom gebracht und dabei abgekühlt. Aus den elektrischen Daten der Heizung und dem ohmDer Strömungswächter kann als Eintauchgerät ausgeführt sein, wie man es im Bild sieht. Um Fehlmessungen zu vermeiden, soll ein Abstand L von Rohrbogen oder Querschnittsänderungen eingehalten werden. Die minimale Länge der Beruhigungsstrecke soll für kalorimetrische Durchflussmessungen L = 10 x D vor der Messstelle und L = 6 x D danach betragen. Damit wird eine turbulenzarme und weitgehend laminare Strömung am Messgerät erreicht. L Beruhigungsstrecke

schen Widerstand des Heizdrahtes erhalt man eine Aussage zur Strömungsgeschwindigkeit und bei Einbeziehung des Rohrquerschnittes einen Volumenwert (vorausgesetzt, der Querschnitt des Rohres ist vollständig ausgefüllt).

Messung nach dem Aufheizverfahren 1 2 1 2 H S1 S2

Strömungskanal Chip Mikroheizer Temperatursensor Temperatursensor für Ausgangstemperatur

Messung mit Heißfilm-Anemometer 123 4 5 1 Strömungskanal 2 Dünnschichtwiderstand für Fluidtemperatur 3 Dünnschichtwiderstand beheizt 4 Heizstrom 5 Regler Das Bild zeigt einen thermischen Massendurchflussmesser für Gase wie z.B. Druckluft. Im Strömungskanal oder in einem Bypass befinden sich parallel zur Strömung angeordnete Platin-Widerstandsfolien. Der beheizte Widerstand 3 wird vom Fluid umspült und dabei abgekühlt. Ein Regler 5 sorgt jedoch dafür, dass seine Temperatur konstant bleibt. Steigt also die Strömungsgeschwindigkeit, dann steigt auch der Strom 4, woraus sich der Wert für den Massenstrom ergibt. Der Widerstand 2 dient als Referenz für die Fluidtemperatur, so dass durch die Regelung die Temperaturdifferenz zwischen Widerstand 3 und dem Fluid konstant gehalten werden kann. Festo Durchflusssensoren arbeiten nach diesem Prinzip.

Ein Wert für den Massendurchfluss wird aus einer Wärmebilanz abgeleitet. Dazu werden ein Heizelement und zwei Temperatursensoren eingesetzt. Das Prinzip ist aus dem Bild erkennbar, wobei die Messstruktur als Gitter in Form von Dünnschicht-Widerständen auf einem Chip dargestellt ist. Der Temperatursensor S1 misst die Eingangs-

temperatur der Flüssigkeit. Dann wird diese aufgeheizt und der Sensor S2 misst die Flüssigkeitserwärmung durch den Mikroheizer. Aus der Temperaturdifferenz der zwei Sensoren erhält man ein Maß für den Volumenstrom, wenn die Heizleistung konstant gehalten wird. Ruht das Medium, dann nimmt die Temperaturdifferenz den Wert Null an.

2009/03 – Änderungen vorbehalten – Sensoren / Bildverarbeitungssysteme

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Sensoren Durchflusssensoren

Messung mit Thermosonden In die Strömung werden Thermistoren eingebracht und elektrisch aufgeheizt. Je nach Abkühlung durch die Strömung stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein. Die in diesem Fall vorhandene Temperatur des Messfühlers bestimmt seinen elektrischen Widerstand, woraus man ein Messsignal ableitet.

Messung mit Kaltleiter Auch hier wird eine definierte Wärmequelle durch die Strömung abgekühlt, jedoch wird ein Kaltleiter eingesetzt. Das ist ein temperaturabhängiger Widerstand, der mit steigender Temperatur hochohmiger wird.

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