Ultraschall-Durchflussmesstechnik, Vor- und Nachteile von Ultraschall-Durchflussmessern

- Dec 27, 2017-

Doppler-Ultraschall-Durchflussmesser:

ultrasonic flow meter.png

Der Doppler-Durchflussmesser basiert auf dem Prinzip des Doppler-Effekts, der besagt, dass sich die Frequenz der Schallwellen verschiebt, wenn sie von einem bewegten Objekt reflektiert werden.

Diese Art von Durchflussmesser benötigt Objekte im Durchfluss. Die einfallende Welle trifft auf das Objekt oder die Blasen und reflektiert zurück, wenn die reflektierte Welle die Differenz in den Frequenzen der einfallenden und reflektierten Wellen misst, die proportional zu der Funktion der Fluidströmung in dem Strom ist.

Wenn die reflektierte Welle von einer auf den Ultraschallwandler zulaufenden Blase zurückkehrt, ist die reflektierte Frequenz größer als die einfallende Frequenz. Wenn die Strömung die Richtung umkehrt und die reflektierte Welle von einer Blase zurückkehrt, die sich vom Wandler weg bewegt, ist die reflektierte Frequenz geringer als die einfallende Frequenz.

Die Beziehung zwischen Flüssigkeitsstrom und Frequenzscheiße:


ultrasonic flow water meter.png

^ f = Frequenzverschiebung
f = Störfrequenz
v = Geschwindigkeit der Flüssigkeit
c = Geschwindigkeit der Welle in der Prozessflüssigkeit


Laufzeit-Ultraschall-Durchflussmesser:

ultrasonic water flow meter.png

Auch bekannt als Gegenausbreitungs-Durchflussmesser. Der Laufzeit-Durchflussmesser verwendet ein Paar von Wandlern, die beide in der Lage sind, die Tonsignale zu senden und zu erfassen. Üblicherweise verwendete Wandler sind piezoelektrische Wandler.

Die Wandler sind einander gegenüberliegend mit einer Erhebung montiert, die einen stromaufwärts und stromabwärts bildet. Die einfallende Welle wird am anderen Ende mit einer Zeitspanne empfangen. Die Zeitverzögerung beim Empfangen des Signals ist proportional zu der Strömung des Fluids. Das Signal sendet in beiden Richtungen vor und nach.

Die Beziehung zwischen Fließgeschwindigkeit und Laufzeit:

ultrasound flow meter.png

Q = berechneter Volumenstrom
K = Proportionalitätskonstante
t up = Zeit für Schallimpulse, um von einem stromabwärts gelegenen Ort zu einem stromaufwärts gelegenen Ort zu gelangen
t down = Zeit für Schallimpulse, um von einem stromaufwärtigen Ort zu einem stromabwärtigen Ort zu gelangen