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3 Grundlagen
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Grundlagen
Bei der Ultraschall-Durchflussmessung wird die Strömungsgeschwindigkeit des in einem Rohr fließenden Mediums be-
stimmt. Weitere Messgrößen (z.B. Volumenstrom, Massenstrom) werden von der Strömungsgeschwindigkeit und, falls er-
forderlich, zusätzlichen Messgrößen abgeleitet.
3.1
Messsystem
Das Messsystem besteht aus dem Messumformer, den Ultraschallsensoren mit den Sensorkabeln und dem Rohr, an dem
gemessen wird.
Die Ultraschallsensoren werden außen am Rohr befestigt. Ultraschallsignale werden von den Sensoren durch das Medi-
um gesendet und wieder empfangen. Der Messumformer steuert den Messzyklus, eliminiert die Störsignale und wertet
die Nutzsignale aus. Die Messwerte können vom Messumformer angezeigt, verrechnet und ausgegeben werden.
3.2
Messprinzip
Die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums wird mit dem Ultraschall-Laufzeitdifferenz-Korrelationsverfahren bestimmt
(siehe Abschnitt 3.2.2).
3.2.1
Begriffe
Strömungsprofil
Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten über der Rohrquerschnittsfläche. Für eine optimale Messung muss das Strö-
mungsprofil voll ausgebildet und axialsymmetrisch sein. Die Form des Strömungsprofils hängt davon ab, ob eine Strö-
mung laminar oder turbulent ist, und wird stark von den Bedingungen am Einlauf der Messstelle beeinflusst (siehe Kapitel
5).
Reynoldszahl Re
Kennzahl zur Beschreibung des Turbulenzverhaltens eines Mediums im Rohr. Die Reynoldszahl Re setzt sich zusammen
aus der Strömungsgeschwindigkeit, der kinematischen Viskosität des Mediums und dem Rohrinnendurchmesser.
Wenn die Reynoldszahl einen kritischen Wert überschreitet (bei Strömungen im Rohr in der Regel ca. 2 300), findet ein
Übergang von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung statt.
Laminare Strömung
Eine Strömung, in der keine Turbulenzen auftreten. Es findet keine Vermischung der nebeneinander fließenden Schichten
des Mediums statt.
Turbulente Strömung
Eine Strömung, in der Turbulenzen (Verwirbelungen des Mediums) auftreten. In technischen Anwendungen sind Strö-
mungen innerhalb eines Rohrs fast immer turbulent.
Übergangsbereich
Eine Strömung, die teilweise laminar und teilweise turbulent ist.
Laufzeitdifferenz Δt
Differenz der Laufzeiten der Signale in und entgegen der Flussrichtung. Aus der Laufzeitdifferenz wird die Strömungsge-
schwindigkeit des im Rohr fließenden Mediums ermittelt (siehe Abb. 3.2 und Abb. 3.4).
UMFLUXUS_G7V4-6-5DE, 2023-01-01
Messumformer
Abb. 3.1: Beispiel für einen Messaufbau
Sensoren
Rohr
FLUXUS G70x
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