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Anhang C – Messprinzip
Der Dopplereffekt
Akustische Doppler Strömungsmessgeräte bedienen sich eines einfachen physikali-
schen Messprinzips – des Dopplereffektes. Dieser beschreibt die Veränderung der
Wellenlänge einer Schall- oder elektromagnetischen Welle für den Fall, dass sich
Quelle und Empfänger der Wellen relativ zueinander bewegen. Jeder kann dieses
Phänomen beim Vorüberfahren eines Einsatzfahrzeuges mit Martinshorn selbst
beobachten. Solange sich das Fahrzeug nähert, ist der wahrgenommene Ton
höher, wenn es sich entfernt, wird er tiefer. Die Änderung der Frequenz ist propor-
tional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.
Abb. 49: Dopplereffekt – Veränderung der
Wellenlänge bei Bewegung von Quelle und
Schallquelle
Empfänger relativ zueinander.
Schallwelle
Geschwindigkeitsmessung nach dem Doppler–Prinzip
mit dem OTT Qliner 2
Der OTT Qliner 2 benutzt den Dopplereffekt, um das vertikale Geschwindigkeits -
profil (Fließgeschwindigkeit in einzelnen, untereinander liegenden Messzellen) der
Messlotrechten zu messen. Die von den Ultraschallwandlern des Sensors ausge-
sendeten Schallimpulse, werden an den bewegten Partikeln im Wasser (z. B.
Plankton, Luftblasen etc.) reflektiert. Unter der Annahme, dass sich die Partikel mit
der gleichen Geschwindigkeit bewegen wie die Strömung, in der sie sich befin-
den, lässt sich letztendlich über die gemessene Frequenzverschiebung die Fließ -
geschwindigkeit bestimmen.
Aufgrund der unregelmäßigen Partikelformen wird gemeinhin nur ein geringer Teil
der Ultraschallenergie zum Sender reflektiert. Die restliche Energie wird gestreut
bzw. absorbiert. Reflexion, Absorption und Streuung sind ein, über die gesamte
Wassersäule vorherrschender, kontinuierlicher Prozess. Dies führt dazu, dass das
Signal während seiner Ausbreitung im Wasser mehr und mehr abgeschwächt
wird. An einem bestimmten Punkt ist die reflektierte Energie nicht mehr ausrei-
chend, um zum Wandler zurückzukehren. Der Einsatzbereich des Doppler–Sensors
unterliegt somit natürlichen Grenzen. Diese werden vor allem durch die Wandler-
frequenz und den Schwebstoffgehalt definiert.
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