Durchflusssensor; Ultraschall Mit Piezokeramik; Prinzip; Laufzeitdifferenzverfahren - Kamstrup Multical 401 Technische Beschreibung

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TECHNISCHE BESCHREIBUNG MULTICAL 401

8 Durchflusssensor

8.1 Ultraschall mit Piezokeramik

Die Hersteller von Durchflusssensoren haben nach Alternativen gesucht, um das mechanische Prinzip zu
ersetzen. Nach langer Forschungs- und Entwicklungsarbeit bei Kamstrup hat sich die Ultraschallmessung als die
geeignetste Methode erwiesen. In der Kombination mit Mikroprozessortechnik und Piezokeramik wird mit
Ultraschallmessung die höchste Genauigkeit und Zuverlässigkeit erzielt.

8.2 Prinzip

Die Grösse eines piezokeramischen Elementes ändert sich wenn es einem elektrischen Feld (Spannung)
ausgesetzt wird. Wenn mechanische Kräfte auf das Element wirken, können sie in elektrische Spannung umge-
wandelt werden. Auf diese Weise kann ein piezokeramisches Element sowohl als Sender als auch als Empfänger
eingesetzt werden.
Es gibt zwei Hauptmethoden der Ultraschallmessung: Das Laufzeitdifferenzverfahren und das Doppler-Verfahren.
Das Doppler-Verfahren basiert auf Frequenzverschiebung, die entsteht, wenn Schall von einem beweglichen
Objekt reflektiert wird. Ein ähnlicher Effekt entsteht, wenn ein Auto vorbeifährt. Die Tonhöhe (die Frequenz) nimmt
ab, wenn das Auto vorbei ist.

8.3 Laufzeitdifferenzverfahren

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Das Laufzeitdifferenzverfahren von MULTICAL 401 beruht auf die Tatsache, dass bei gleichzeitig gesendeten
Ultraschallsignalen dasjenige, das gegen den Strom laufen muss, langsamer ist als das Signal, das mit dem
Strom läuft.
Die Laufzeitdifferenz in einem Durchflusssensor ist sehr gering (Nanosekunden). Um die erforderliche
Genauigkeit zu erreichen, wird der Zeitunterschied als Phasendifferenz zwischen den zwei 1 MHz-
Ultraschallsignalen gemessen.
PHASENDIFFERENZ
T
Gegen den
Fluss
Mit dem Fluss
t
Diagramm 3
36
5512-248 DE/02.2008/Rev. E1