Ultraschall Durchflussmessgerät / Ultraschall Durchflussmesser

Was ist Ultraschall?

Schall bezeichnet mechanische oder auch akustische Wellen, welche sich ausschließlich in elastischen Medien ausdehnen. Schallwellen benötigen demnach Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe um sich fortpflanzen zu können. Schallwellen unterscheiden sich damit wesentlich von elektromagnetischen Wellen, welche auch Vakuum ungehindert passieren können. Die Ausbreitung der Schallwellen kann dabei in Abhängigkeit vom Medium und der Einschallung, transversal oder longitudinal erfolgen was wiederum für verschiedene Prüfverfahren eine Rolle spielt. Grundsätzlich wird Schall in vier verschiedene Klassen eingeteilt. Die Einteilung erfolgt frequenzabhängig wobei der anschaulichste Frequenzbereich zwischen 16 Hz und 20 kHz liegt. In diesem Frequenzband liegt der Hörschall, d.h. jene Schallwellen, die vom menschlichen Gehör wahrgenommen werden können. Schwingungen unterhalb von 16 Hz werden als Infraschall bezeichnet, Schwingungen oberhalb von 20 kHz als Ultraschall. Infraschall und Ultraschall sind für den Menschen nicht hörbar. Gleiches gilt für Hyperschall, welcher sich mit Frequenzen oberhalb von 1 GHz ausbreitet.

Was ist ein Ultraschall Durchflussmessgerät?

Ein Ultraschall Durchflussmessgerät macht sich Ultraschallwellen zunutze, um die Strömungsgeschwindigkeit flüssiger Medien kontaktlos zu ermitteln. Strömt ein Medium durch ein Rohrsystem, besteht die Möglichkeit, ein Inline Durchflussmessgerät einzubauen, d.h. das Rohrsystem aufzutrennen und ein Durchflussmessgerät in das Rohrsystem zu integrieren, um die Strömungsgeschwindigkeit zu messen. Alternativ kann die Strömungsgeschwindigkeit im Rohrsystem auch von außen gemessen werden, indem mittels Ultraschall Durchflussmessgerät, Schallwellen von außen durch das Medium gesendet werden. Bei diesem Verfahren werden zwei Ultraschall Sensoren, welche als Sender und Empfänger agieren, in einem definierten Abstand zueinander auf einem medienführenden Rohr fixiert. Der Ultraschall wird unter einem schrägen Winkel in das Medium eingeschallt und in Abhängigkeit von der Mediengeschwindigkeit beschleunigt oder verzögert. Dadurch lässt sich mittels Laufzeitdifferenzverfahren die Mediengeschwindigkeit im Rohrsystem ermitteln. In Kombination mit der Querschnittsfläche des Rohrs kann somit auch der Volumenstrom bzw. die Durchflussmenge bestimmt werden. Ein Ultraschall Durchflussmessgerät besteht damit aus zwei wesentlichen Komponenten: der Ultraschallsensorik, welche auf dem Rohrsystem angebracht wird und der Auswerteeinheit, welche die Signale in reale Messwerte übersetzt.

Welches Messprinzip verwendet ein Ultraschall Durchflussmessgerät?

Mithilfe der Laufzeitdifferenzmessung ermittelt ein Ultraschall Durchflussmessgerät die Strömungsgeschwindigkeit in einem Medium. Zwei Ultraschallsensoren werden dabei auf einem durchströmten Rohr in einem zuvor berechneten Abstand angebracht und fungieren dabei als Sender und Empfänger. Die Sensoren werden mittels Koppelgel akustisch mit der Rohroberfläche verbunden und schallen die Schallwellen unter einem definierten Winkel in das Medium ein. In Fließrichtung des Mediums werden die Schallwellen beschleunigt, entgegen der Fließrichtung werden sie verzögert. Durch Messung dieser Zeitdifferenzen ermittelt das Ultraschall Durchflussmessgerät bei Kenntnis der für das Medium spezifischen Schallgeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit.

Welche Medien können mit einem Ultraschall Durchflussmessgerät gemessen werden?

Mit einem Ultraschall Durchflussmessgerät können alle flüssigen, homogenen Medien mit geringem Feststoffanteil gemessen werden. Dazu gehören z.B. Wasser, Öle, Alkohole usw. Die Medientemperaturen können in Abhängigkeit von der ausgewählten Sensorik zwischen -30° C und + 160 °C liegen. Gase sowie Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen, zähflüssige Medien oder Pasten können mit einem Ultraschall Durchflussmessgerät nicht gemessen werden. Aufgrund der Inhomogenität dieser Medien werden die Ultraschallwellen an den Partikeln und Feststoffanteilen so stark gestreut und gebrochen, dass die Signalstärken stark abnehmen und präzise Messergebnisse nicht erreicht werden.

Welche Vorteile hat ein Ultraschall Durchflussmessgerät?

Mit einem Ultraschall Durchflussmessgerät kann mobil, schnell und flexibel gemessen werden. Mobil, da es aufgrund seiner handlichen Größe und der autarken Stromversorgung über Akku, standortunabhängig eingesetzt werden kann. Schnell, da nach der Konfiguration des Durchflussmessers und der Sensorinstallation am Rohrsystem, sofort mit der Messung begonnen werden kann. Flexibel, da das Ultraschall Durchflussmessgerät mit verschiedenen Sensoren auf unterschiedlichsten Rohrdurchmessern und Rohrwerkstoffen installiert werden kann und gleichzeitig eine große Spanne an Medien innerhalb eines breiten Temperaturfensters messen kann. Auch einige Medieneigenschaften wie z.B. die Leitfähigkeit welche bei anderen Messverfahren zwingende Voraussetzung ist, spielt bei diesem Messverfahren keine Rolle.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der indirekten Messung über Ultraschall. Es besteht kein direkter Kontakt zwischen dem Medium und der Messvorrichtung wie es beispielsweise bei Inline Durchflussmessgeräten der Fall ist. Dadurch wird zum einen der Strömungsfluss im Rohrsystem nicht gestört, eine Prozessunterbrechung ist ebenfalls nicht notwendig, gleichzeitig sind hygienisch saubere Messungen möglich, ohne dass die Gefahr einer Verunreinigung im Rohrsystem durch äußere Einflüsse besteht.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit einem Ultraschall Durchflussmessgerät je nach Modell mehrere wichtige Parameter gemessen werden können. Dazu gehören neben der Strömungsgeschwindigkeit, der Volumenstrom, die gesamte Durchflussmenge, die Wärmeleistung oder die Wärmemenge.