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Erfassung der Fließgeschwindigkeit
9.1
Allgemeines
Die Ermittlung der Fließgeschwindigkeit erfolgt durch das Ultraschall-Laufzeitdifferenz-Prinzip.
Abb. 9-1
Dieses Messprinzip beruht auf der direkten Messung der Laufzeit eines akustischen Signals
zwischen zwei Ultrasensoren. Diese Sensoren bezeichnet man auch als hydroakustische
Wandler.
Beim Laufzeitdifferenzverfahren wird nicht die mittlere Fließgeschwindigkeit bestimmt, son-
dern die effektive Geschwindigkeit der Schallausbreitung stromaufwärts (durch die Strömung
gebremst) und stromabwärts (durch die Strömung beschleunigt).
Zwei Schallimpulse werden jeweils nacheinander gesendet und die unterschiedlichen Laufzei-
ten zwischen Sender und Empfänger gemessen.
•
•
Der stromabwärts gerichtete Schall erreicht den Empfänger in kürzerer Zeit als der stromauf-
wärts gesendete Schall. Die Differenz dieser Laufzeiten verhält sich proportional zur mittleren
Fließgeschwindigkeit im Messpfad.
Erhalten beide Sensoren die gesendeten Ultraschallpulse zur gleichen Zeit, dann gibt es keine
Laufzeitdifferenz. Es liegt keine Strömung vor.
Das NivuFlow 600 kann auch mit Clamp-On-Sensoren arbeiten. Diese Sensoren werden von
außen am Rohr angebracht. Hierbei wird noch die Durchstrahlung des Rohrmaterials berech-
net und berücksichtigt.
Um den Durchfluss bestimmen zu können, muss der Querschnitt und die Strömungsgeome-
trie des Rohres, Kanals oder des Gewässers bekannt sein. Die Ausbreitung des Schalls wird
durch das strömende Medium richtungsabhängig gebremst (stromaufwärts) oder beschleunigt
(stromabwärts).
L
1-2
C
ʋ
1-2
Mit der Annahme C>> ʋ1-2 und dass die Hauptströmungsrichtung bekannt ist, kann die Lauf-
zeitdifferenz näherungsweise bestimmt werden. Hierzu dient folgende Formel:
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Prinzip Laufzeitmessung bei einem Pfad
Der Impuls stromaufwärts benötigt eine Zeit t
Der Impuls stromabwärts benötigt eine kürzere Zeit t
Länge des akustischen Messpfades zwischen den Sensoren 1 und 2
Schallgeschwindigkeit im Wasser
Mittelwert der Fließgeschwindigkeit zwischen den Sensoren 1 und 2 entlang
des Messpfades
Betriebsanleitung
A= Sensor 1
B= Sensor 2
a= definierter Winkel
t1= Zeit der Impulses entgegen der
Fließrichtung
t2= Zeit des Impulses mit der Fließ-
richtung
L= Laufzeit
1
2
NivuFlow 600
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