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TECHNISCHE BESCHREIBUNG
�� die Messdistanz ist.
�� die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in stehendem Wasser ist.
�� die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des Wassers ist.
Die Laufzeitdifferenz kann ausgedrückt werden als der Unterschied zwischen der Absolutzeit des Signals, das gegen die
Strömung gesandt wird (-), und des Signals, das mit der Strömung (+) gesandt wird.
��
��
∆�� =
−
�� − ��
�� + ��
was auch geschrieben werden kann als:
( �� + �� ) − (�� − ��)
∆�� = ��
(�� − ��) ∙ (�� + ��)
2
2
2
Da ��
≫ ��
, kann ��
ausgelassen werden, und der Ausdruck kann vereinfacht werden zu:
2
∆�� ∙ ��
�� =
2��
Damit kennen wir den grundlegenden Zusammenhang zwischen der durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit und
der Laufzeitdifferenz.
Die Laufzeitdifferenz in einem Durchflusssensor ist sehr klein (Nanosekunden). Um die notwendige Präzision zu erzielen,
wird der Zeitunterschied deshalb als Phasendifferenz zwischen den beiden 1 MHz-Schallsignalen gemessen.
Darüber hinaus muss auch der Einfluss der Temperatur auf die Schallgeschwindigkeit des Wassers berücksichtigt werden.
In ULTRAFLOW® wird die Geschwindigkeit des Ultraschalls �� mittels einer Reihe Absolutzeitmessungen zwischen den
beiden Wandlern gemessen. Da die Geometrie des Durchflusssensors bekannt ist, ist die gemessene Geschwindigkeit des
Ultraschalls somit ein Maßstab für die Wassertemperatur, die zudem im eingebauten ASIC in Verbindung mit den
Durchflussberechnungen verwendet wird.
Der Durchfluss (Volumenstrom) wird jetzt dadurch bestimmt, dass man die Laufzeitdifferenz misst, die durchschnittliche
Strömungsgeschwindigkeit berechnet und mit der Fläche des Messrohres multipliziert:
�� = �� ∙ ��
wobei:
�� der Durchfluss (Volumenstrom) ist.
�� die Fläche des Messrohres ist.
Das durchfließende Volumen �� wird schließlich als eine Zeitintegration über den Durchfluss (Multiplikation von
(querschnittskonstantem) Durchfluss mit Zeit) berechnet.
Die Berechnung oben ist vereinfacht, da sie keine Rücksicht auf Durchflussprofile nimmt. Im Allgemeinen wirken
Durchflussprofile auf die Messungen ein, was in unserem Fall die Laufzeitdifferenz ist. Durchflusssensoren werden
deshalb korrekt nach verschiedenen Reynoldszahlen angepasst, die den Durchfluss kennzeichnen, d.h. in der Praxis für
verschiedene Durchflüsse (Volumendurchfluss) und Temperaturen. Um verschiedene Durchflussprofile bestmöglich
durch das Ultraschallsignal abzudecken, verwendet Kamstrup für die größeren Durchflusssensoren ULTRAFLOW® 54 (q
3
3,5...100 m
/h) und ULTRAFLOW® 34 (q
dargestellt.
34
2��
⇒ ∆�� = ��
2
2
��
− ��
2,5...100 m
p
Kamstrup A/S · Technische Beschreibung · 5512-877_G1_DE_12.2020
3
��
[
]
ℎ
2
[��
]
3
/h) einen dreieckigen Schallweg, wie in Abb. 29 aus 2 Perspektiven
ULTRAFLOW® 54 DN150-300
[m]
[m/s]
[m/s]
p
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