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Das Ultraschall Durchflussmessgerät arbeitet nach dem Laufzeitdifferenzverfahren. Das Messprinzip des Ultraschall Durchflussmessgerätes ist recht einfach. Das Ultraschall Durchflussmessgerät wird benötigt im Rahmen einer Kontrollmessung oder zur schnellen Ermittlung des Durchflusses in einer Rohrleitung und ist daher ein transportables / leicht zu installierendes Messsystem.
Das Messprinzip des Ultraschall Durchflussmessgerätes ist recht einfach. Das Ultraschall Durchflussmessgerät arbeitet nach dem Laufzeitdifferenzverfahren. Dieses Ultraschall Durchflussmessgerät kann zur Messung auf metallischen Rohren, Kunststoffrohren oder Gummileitungen eingesetzt werden.
Das Messprinzip des Ultraschall Durchflussmessgerätes ist recht einfach. Das Ultraschall Durchflussmessgerät arbeitet nach dem Laufzeitdifferenzverfahren. Dieses Ultraschall Durchflussmessgerät kann zur Messung auf metallischen Rohren, Kunststoffrohren oder Gummileitungen eingesetzt werden.
Das Ultraschall Durchflussmessgerät wird benötigt im Rahmen einer Kontrollmessung oder zur schnellen Ermittlung des Durchflusses in einer Rohrleitung und ist daher ein transportables / leicht zu installierendes Messsystem. Das Ultraschallprüfgerät arbeitet nach dem Laufzeitdifferenzverfahren. Das Messprinzip des Ultraschall Durchflussmessgerät ist recht einfach.
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. PCE Instruments verwendet in seinem Kalibrierlabor einen Durchflusskalibrierstand bei dem während der Kalibrierung Wasser durch ein geschlossenes System aus Kupferrohren gepumpt wird. Die Fließgeschwindigkeit ist durch Ventile und durch die Änderung der Pumpendrehzahl am Bedienpanel der Pumpe regelbar. Bisher werden jedoch lediglich Ein-Punkt-Kalibrierungen mit einer Fließgeschwindigkeit durchgeführt und das System bleibt mit einem Druck von etwa 4 Bar fest eingestellt.Die vier Messstrecken sind als lange horizontale Abschnitte übereinander angeordnet. In die oberste Rohrleitung ist das Referenzmessgerät eingebaut. Die Sensoren vom Ultraschall Durchflussmessgerät, das kalibriert werden soll, werden an einer der drei unteren Leitungen mit Klettbändern fixiert.
Die Abmessungen der Kupferrohre sind bei den beiden oberen Leitungen 28,0 x 1,0 mm, bei der dritten von oben 54,0 x 1,5 mm und bei der untersten 88,9 x 2,0 mm.
Als Referenzmessgerät wurde ein magnetisch induktiver Durchflussmesser, der sich einfach bedienen und ablesen lässt, als fester Bestandteil in die Anlage integriert. Bei der Messung wird im Messrohr des Referenzmessgerätes ein Magnetfeld konstanter Stärke erzeugt. Das Magnetfeld induziert in das strömende leitfähige Wasser eine Spannung, die in ihrer Höhe proportional zur Durchflussgeschwindigkeit ist. Diese Spannung wird gemessen, daraus die Fließgeschwindigkeit ermittelt und in Meter pro Sekunde angezeigt. Mit diesem Wert wird der Messwert verglichen, den das zu kalibrierende Ultraschall Durchflussmessgerät anzeigt. Der direkte Vergleich der Messwerte funktioniert natürlich nur, wenn beide Messstellen den gleichen Rohrquerschnitt und die gleichen Fließverhältnisse haben. Am Durchflusskalibrierstand bei PCE Instruments kann also, wenn das Ultraschall Durchflussmessgerät auf dem 28,0 x 1,0 mm Rohrquerschnitt kalibriert wird, direkt mit dem Wert des magnetisch induktiven Referenzmessgerätes verglichen werden. Für die beiden anderen Querschnitte können die korrigierten Sollwerte der Strömungsgeschwindigkeit auf einem separaten Auswertegerät abgelesen werden.
Bei der Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit mit Ultraschallsensoren spielt die Schallgeschwindigkeit des fließfähigen Mediums eine entscheidende Rolle. Die Schallgeschwindigkeit ist aber nicht nur von der Zusammensetzung des Materials, sondern auch von dessen Temperatur abhängig. Deshalb muss bei der Ermittlung der Fließgeschwindigkeit mit einem Ultraschall Durchflussmessgerät immer die Temperatur des Mediums berücksichtigt werden. Die am Durchflusskalibrierstand oberhalb der Prüfleitungen angeordnete Auswerteeinheit zeigt neben der Strömungsgeschwindigkeit auch die mit einem Inline Sensor erfasste Wassertemperatur und zusätzlich die aktuellen Werte für die Lufttemperatur und die Luftfeuchte.
Im Werkskalibrierschein für ein Ultraschall Durchflussmessgerät werden die Umgebungsbedingungen, die Kalibriereinrichtung, das Kalibrierverfahren, die Messbedingungen und das bzw. die Ergebnisse des Soll-Ist-Vergleichs festgehalten. Weicht der Ist-Wert den das Ultraschall Durchflussmessgerät anzeigt stärker vom Soll-Wert des Referenzgerätes ab als in der Gerätespezifikation angegeben, sollte das Gerät neu eingestellt, also justiert werden. Bei vielen Geräten ist dies relativ einfach über einen Skalierfaktor umsetzbar.
Ultraschall Durchflussmesser können auch zur Ermittlung von Wärmemengen eingesetzt werden, wenn durch zusätzliche Sensoren die Temperatur des Wärmeträgermediums vor und nach der Wärmeabgabe ermittelt wird. Für zeitlich begrenzte Kontrollmessungen bieten sich vor allem mobile Gerätesets an, die mit geringem Aufwand schnell und leckagesicher auf der Rohrleitung montiert und wieder demontiert werden können. Ultraschall Durchflussmesser können die Durchflussmenge ohne Eingriff in das Leitungssystem und ohne direkten Kontakt mit dem Wärmeträgermedium oder Kühlmittel messen. Besonders praktisch sind Sets zur Wärmemengenmessung mit handlichen Geräten bei denen sowohl die Ultraschallsensoren als auch die Temperaturfühler mit Klettverbindern befestigt werden.
Zu solch einem mobilen Ultraschall Wärmezähler Set gehören in der Regel drei Komponenten, der Ultraschall Durchflussmesser, ein Zweikanal-Temperaturdatenlogger und die Software zur Auswertung der Daten. Der Ultraschall Durchflussmesser ermittelt die Strömungsgeschwindigkeit aus der Laufzeit des Ultraschalls im fließenden Medium. Aus dieser Fließgeschwindigkeit und dem vorab eingegebenen Rohrleitungsquerschnitt bestimmt er das Volumen, das durch die Anlage fließt. Der Temperaturdatenlogger erfasst die Temperaturen an Vor- und Rücklauf des Leitungssystems. 
Dazu wird ein Temperaturanlegefühler außen auf dem Vorlaufrohr und einer auf dem Rücklaufrohr fixiert. Die Mess- und Berechnungsdaten der beiden Geräte können gespeichert oder schon während der Messung an einen Computer übertragen werden.
Die speziell auf solche Gerätesets abgestimmte Auswertesoftware berechnet aus den übergebenen Daten für den Volumenstrom und den Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf die während des Messzeitraums abgegebene Wärmeleistung in kW oder kJ/h und die Wärmemenge in kJ oder kWh. Sie kann die aufgenommenen und berechneten Daten sofort in tabellarischer und grafischer anzeigen und ermöglicht dadurch eine direkte Auswertung der Messungen vor Ort mit einem Laptop. Ist die sofortige Auswertung an der Messstelle nicht möglich, können die im Ultraschall Durchflussmesser und im Temperaturdatenlogger gespeicherten Messdaten später im Büro übertragen und ausgewertet werden.
Ultraschall Durchflussmesser zur Wärmemengenermittlung ermöglichen in der Klimatechnik und in der Industrie schnelle und unkomplizierte Messungen, egal ob für zeitlich begrenzte Kontrollmessungen an diversen Standorten oder bei der dauerhaften Überwachung von Wärme- oder Kälteanlagen. Durch die Messung ohne Kontakt der Sensoren mit dem Wärmeträger können die Ultraschall Durchflussmesser problemlos bei aggressiven Medien, aber auch in Bereichen mit hohen Anforderungen an die Hygiene, wie z.B. in der Pharmaindustrie und der Lebensmittelproduktion, eingesetzt werden. Der Messvorgang von außen ist in der Regel auch deshalb zu bevorzugen, weil für die Messung keine Abläufe gestoppt werden müssen und weil das Strömungsverhalten des Fluids nicht durch Kontaktfühler an den Messstellen beeinflusst wird.
Die Messgenauigkeit von Ultraschall Durchflussmesser und Thermometer kann in dafür geeigneten Kalibrierlaboren regelmäßig überprüft und durch ein ISO-Kalibrierzertifikat bescheinigt werden. Dazu muss das Kalibrierlabor mit einem passenden Durchflusskalibrierstand ausgestattet sein.
Beim hörbaren Schall erleben wir tagtäglich Beispiele, dass seine Ausbreitung davon abhängt, auf welches Material er trifft. Auch beim Ultraschall ist die Schallgeschwindigkeit vom Medium abhängig, das durch die Schallwellen angeregt wird. Aber nicht nur die Art des Mediums und seine Dichte, auch Temperatur und Druck sowie mitgeführte Gasbläschen und Feststoffe beeinflussen die Schallwellen. Zu den Einschränkungen, auf die geachtet werden muss, wenn Ultraschall Durchflussmesser für Geschwindigkeits- und Volumenbestimmung eingesetzt werden sollen, gehören:
- nicht für inhomogene Materialien, Schüttgüter, Schlämme geeignet
- nur geringer Anteil an Fremdkörpern wie Gasblasen und Feststoffpartikeln im Medium zulässig
- beim Dopplerverfahren beeinflussen Dichte, Temperatur und Druck des Mediums das Messergebnis
- für gleichmäßige Strömungsverhältnisse Beruhigungsstrecke oder Mehrwegemessung erforderlich
- messbare Strömungsgeschwindigkeit ist begrenzt
- Ablagerungen verfälschen das Messergebnis
Für Ultraschall Durchflussmesser sind verschiedene Messprinzipien einsetzbar. Davon haben sich das Laufzeitdifferenzverfahren und für einige Anwendungen auch das Dopplerverfahren etabliert. Beim Laufzeitverfahren sollte das Medium möglichst rein sein und darf keine Gasblasen enthalten, damit der ausgestrahlte Ultraschall den Messquerschnitt ohne Ablenkung durchdringen kann. 
Beim Dopplerverfahren wird dagegen ein geringer Anteil an Beimengungen benötigt, da bei diesem Verfahren der von den Teilchen reflektierte Anteil des ausgestrahlten Ultraschalls erfasst und ausgewertet wird. Sollen wegen der Fremdkörperanteile eines Fluids Ultraschall Durchflussmesser mit Dopplerprinzip eingesetzt werden, ist darauf zu achten, dass sich Änderungen von Temperatur, Dichte und Druck des Mediums auf das Messergebnis auswirken. Für präzise Messungen müssen diese Größen also entweder konstant gehalten oder separat erfasst und berücksichtigt werden.
Bei beiden Verfahren wird die Strömungsgeschwindigkeit nur durch die Auswertung des engen Bereiches der gemessenen Schallstrecke bestimmt. Damit ein repräsentatives Strömungsprofil erfasst wird, benötigen die Ultraschall Durchflussmesser deshalb einen Montageort an dem möglichst gleichmäßige Strömung herrscht. In den Montageanleitungen wird angegeben, wie lang bei komplett gefüllten Leitungsquerschnitten die ungestörten Fließstrecken vor und hinter dem Ultraschallsensor sein müssen. Wo diese Beruhigungsstrecken nicht möglich sind oder der Füllstand schwankt, wie in teilgefüllten Leitungen und offenen Gerinnen, kann durch Messung mehrerer Schallwege das Strömungsprofil erfasst werden.
Die erfassbaren Strömungsgeschwindigkeiten sind bei einem Ultraschall Durchflussmesser in der Regel sowohl nach unten als auch nach oben begrenzt. Es ist unbedingt darauf zu achten, welche Durchflussgeschwindigkeiten auftreten können, damit auch niedrige und hohe Durchflussraten korrekt erfasst werden. Ablagerungen im Bereich der Messstelle beeinflussen das Messergebnis. Aufgrund der vielen Vorteile des Messprinzips werden jedoch ständig neue Gerätetypen entwickelt, so dass diese in immer mehr Einsatzgebieten Verwendung finden.
Ultraschall Durchflussmesser erobern mehr und mehr technische Anwendungsgebiete, da sie messen, ohne das Durchflussverhalten zu beeinflussen und auf viele unterschiedliche Messbedingungen optimiert werden können. Der Anwender kann aus unterschiedlichsten Modellen für den stationären oder mobilen Einsatz wählen. Sowohl bei den festeingebauten Inline Geräten, als auch bei den Gerätevarianten bei denen der Sensor keinen direkten Kontakt mit dem fließenden Medium hat, können höchste hygienische Anforderungen erfüllt werden. Durch die Möglichkeit der Messung von außen können problemlos die Fließgeschwindigkeiten in bestehenden Leitungssystemen erfasst werden, ohne dass dazu die Leitung aufgetrennt werden muss. Auch für eichpflichtige Anwendungen, wie zum Beispiel Messungen zur Verbrauchsabrechnung von Wasser, anderen Flüssigkeiten, Gasen, Dampf oder Druckluft oder sogar Wasserstoff, gibt es zugelassene Ultraschall Durchflussmesser.
Medizin- und Labortechnik
In der Medizin und in der bei der Analyse von Flüssigkeiten und Gasen werden Ultraschall Durchflussmesser eingesetzt, um geringe Durchflussmengen präzise zu überwachen. Ob in der Intensivmedizin, bei Operationen, bei der Dialyse oder bei der Untersuchung von Atemgasen, zur Kontrolle der Fließmengen wurden spezielle Sensoren entwickelt, die die üblichen Leitungsschläuche umschließen und von außen mit hoher Genauigkeit die Fließgeschwindigkeit messen.
Pharmaindustrie und Biotechnologie
Auch bei der Herstellung von Medikamenten und in der Biotechnologie kommt es auf hohe Reinheit der Substanzen und die genaue Einhaltung der vorgesehenen Mengenverhältnisse an. 
Ultraschall Durchflussmesser können sowohl bei der bedarfsgerechten Dosierung von flüssigen Wirkstoffkomponenten als auch bei der Überwachung von festgelegten Reinigungsprozessen eingesetzt werden.
Halbleiterfertigung
Bei der Produktion von Halbleitern bestehen besondere Anforderungen an die Fertigungsumgebung, da kleinste Fremdkörper Bauteile unbrauchbar machen können. Im Herstellungsprozess werden verschiedene hochreine abrasive, anhaftende oder korrosive Flüssigkeiten genutzt. Damit die einzelnen Prozesse sicher und effektiv ablaufen, kann die Durchflussmenge der Substanzen während der Prozesse kontinuierlich und eingriffsfrei durch Ultraschall Durchflussmesser überwacht werden.
Chemische und petrochemische Industrie
In der chemischen und petrochemischen Industrie ermöglichen Ultraschall Durchflussmesser die gefahrlose Messung von aggressiven oder giftigen Substanzen. Egal ob für die Prozessüberwachung, die Dosierung von Zusätzen oder zur stetigen Leitungsüberwachung - Ultraschall Durchflussmesser eignen sich für unterschiedlichste Aufgabenstellungen. Für explosionsgefährdete Bereiche sind Gerätevarianten mit ATEX Zulassung verfügbar.
Öl, Gas, Fernwärme, Kälte
Im Bereich der Versorgung mit thermischer Energie eignen sich Ultraschall Durchflussmesser nicht nur zur eichpflichtigen oder betriebsinternen kontinuierlichen Verbrauchsmessung. Mobile Gerätetypen können problemlos auch für kurzzeitige Kontrollmessungen ohne Eingriffe an bestehenden Anlagen verwendet werden. Sie eignen sich beispielsweise für Energieaudits, zur Abstimmung von Anlagenkomponenten und zur Prozessoptimierung. Aber auch die Überprüfung von fest installierten Verbrauchsmessern ist mit einem geeigneten mobilen Ultraschall Durchflussmesser durchführbar.
Wasser- und Abwasserwirtschaft
Für Verbrauchsmessungen in Trinkwasserversorgungsnetzen sind geeichte Ultraschall Durchflussmesser zur Inline-Messung verfügbar, die keine zusätzliche Ein- oder Auslaufstrecke benötigen. Der aufsummierte Verbrauchswert wird nicht nur angezeigt, sondern kann auch per Funk ausgelesen werden. Es ist also nicht mehr notwendig, zum Ablesen in den Keller zu gehen. Außerdem können die Messdaten dieser Wasserzähler genutzt werden, um Undichtigkeiten in der Hausinstallation zu entdecken oder bei Störungen im Trinkwassernetz Position und Ausmaß der Undichtigkeiten einzugrenzen. Diese digitalen Zähler müssen nicht mehr alle 6 Jahre ausgetauscht werden wie die alten mechanischen Zähler, sondern erst nach 15 Jahren. Ultraschall Durchflussmesser bieten als Wasserzähler also sowohl für den Wasserversorger, als auch für den Endkunden erhebliche Vorteile. Auch für den Abwasserbereich und zur Pegel- und Durchflussüberwachung von Fließgewässern, z. B. bei Starkregenereignissen, gibt es spezielle Ultraschall Durchflussmesser.
Ultraschall Durchflussmesser bieten sich auch zur Überwachung und Steuerung sehr kleiner Durchflussmengen in der Arzneimittelherstellung, in der Biotechnologie, bei der Halbleiterfertigung und in der Medizintechnik an. Dabei ist zwischen Clamp On Systemen und Inline Systemen zu unterscheiden. Während die Sensoren der Ultraschall Durchflussmesser bei Clamp On Systemen außen auf Rohrleitung oder Schlauch gesetzt werden und keinen direkten Kontakt mit dem fließenden Medium haben, werden sie bei Inline Systemen direkt vom Fluid benetzt.
Speziell auf kleine Fließmengen ausgelegte, hochpräzise Ultraschall Durchflussmesser werden in der Medizin beispielsweise bei
- Beatmungsgeräten,
- Herzunterstützungssystemen,
- Herz-Lungen-Maschinen,
- Dialysegeräten und
- Transfusionen und
- bei der Analyse von Proben in Gaschromatographen eingesetzt.
In der Industrie kann mit diesen Geräten unter anderem das prozessabhängige Zumischen von Wirkstoffkomponenten sowie das Dosieren von Reinigungslösungen und Prozesskühlwasser nach festgelegten Kriterien überwacht und gesteuert werden. Die Ultraschall Durchflussmesser für kleine Durchflussmengen werden in vielen Branchen zunehmend in die Prozessabläufe integriert, unter anderem:
- in der Pharmaindustrie
- in der Labortechnik
- in der Biotechnologie und
- in der Halbleiterfertigung.
Da es im medizinischen Bereich, aber auch in vielen industriellen Anwendungen, sehr wichtig ist, die kleinen Durchflussmengen präzise zu überwachen, sind die dort eingesetzten Ultraschall Durchflussmesser mit Schnittstellen ausgestattet. Über diese Schnittstellen werden die Messwerte direkt zur Prozessüberwachung weitergeben und im Bedarfsfall können Pumpen oder Ventile automatisch geregelt werden. Einige Gerätemodelle sind zusätzlich mit Sensoren zur Luftblasenerkennung kombiniert, damit die unerwünschten Blasen automatisch erkannt und gemeldet werden können. Luftblasen sind nicht nur bei den meisten Flüssigkeitsübertragungen in medizinischen Anwendungen, sondern auch in vielen Einsatzbereichen niedrigdosierter Flüssigkeiten in der Industrie absolut unerwünscht. So kann beispielsweise eine Luftblase im Fotolack beschichtete Bauteile unbrauchbar machen und Lufteinschlüsse im Kühlwasser können zu Prozessunterbrechungen führen.
