Durchflusssensor; Messverfahren; Signalweg Und Durchflussberechnung - Kamstrup Multical 303 Technische Beschreibung

MULTICAL® 303
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Durchflusssensor

Seit mehr als 30 Jahren hat sich die Ultraschallmessung als das genaueste und langzeitstabilste Messverfahren für die
Wärmemessung erwiesen.
Langzeitprüfanlage von Kamstrup A/S und im Rahmen des AGFW-Wärmezähler-Prüfprogrammes in Deutschland
durchgeführt wurden, als auch aus den installierten Ultraschallzählern haben die Langzeitstabilität der Kamstrup-
Ultraschallzähler nachgewiesen (siehe z. B. den Bericht über die Stichprobenprüfung von Durchflusssensoren,
Kamstrup A/S, Dok.-Nr.: 5811-6550).
8.1

Messverfahren

Es gibt zwei bedeutende Verfahren in der Ultraschallmessung: Das Laufzeitdifferenzverfahren und das Doppler-
Verfahren.
Das Doppler-Verfahren basiert auf der Frequenzverschiebung, die dann auftritt, wenn Schall von einem bewegten
Partikel reflektiert wird. Man hört diesen Effekt, wenn ein Auto vorbei fährt. Die Tonhöhe (die Frequenz) nimmt ab,
nachdem das Auto vorbeigefahren ist.
Das im Zähler MULTICAL® 303 verwendete Laufzeitverfahren nutzt die Tatsache aus, dass es für ein Ultraschallsignal,
das entgegen der Durchflussrichtung gesendet wird, länger dauert, vom Sender zum Empfänger zu gelangen, als für
ein Signal, das in Durchflussrichtung gesendet wird.
Zum Senden und Empfangen eines Ultraschallsignals wird ein piezoelektrisches Element verwendet. Die Dicke dieses
Elements ändert sich, wenn es einem elektrischen Feld (Spannung) ausgesetzt wird, und das Element wirkt deshalb
als Ultraschallsender. Wenn das Element einer mechanischen Einwirkung ausgesetzt wird, erzeugt es
dementsprechend eine elektrische Spannung und funktioniert deshalb als Ultraschallempfänger.
8.2

Signalweg und Durchflussberechnung

Die wesentlichen Elemente des Signalwegs im MULTICAL® 303 sind in Abb. 14 dargestellt: Piezoelektrische Elemente
senden und empfangen das Ultraschallsignal, das in das Messrohr und weiter zum Empfänger reflektiert wird. Auf
Grund der Überlagerung der Geschwindigkeiten des Wassers und des Schallsignals breitet sich der Ultraschall in der
Durchflussrichtung schneller aus als entgegen dem Durchfluss. Wie die unten stehenden Berechnungen beweisen, ist
die mittlere Durchflussgeschwindigkeit direkt proportional zur Laufzeitdifferenz aus den Ultraschallsignalen, die in
oder entgegen dem Durchfluss gesendet wurden.
Der Schallweg verläuft parallel mit der Rohrachse. Die ausgesendeten Schallwellen erfassen in diesen Zählern den
Rohrquerschnitt ziemlich gut, und deshalb ist das Messsignal hinreichend stabil für Durchflussänderungen über den
Rohrdurchmesser.
Abb. 14: Signalwege im Zähler MULTICAL® 303. Ultraschallsignale werden von den Elementen über 2 Reflektoren
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Unsere Erfahrungen
q 0,6...2,5 m³/h
p
Parallel
gesendet.
aus wiederholten Zuverlässigkeitstests,
Kamstrup A/S · Technische Beschreibung · 5512-2702_D1_DE_10.2021
die auf der