Anwendung des Ultraschall-Laufzeitverfahrens

Technische und physikalische Grundlagen nicht-invasiver Durchflusssensoren der SONOFLOW Produktfamilie

SONOFLOW CO.55 unter Anwendung des Ultraschalllaufzeitverfahrens
SONOFLOW CO.55 unter Anwendung des Ultraschalllaufzeitverfahrens

AUF EINEN BLICK

    • Nicht-invasive & nicht-intrusive Clamp-On-Sensoren
    • Konstruktive Aspekte von Ultraschall-Durchflusssensoren
    • Physikalische Grundlagen von Durchflusssensoren unter Anwendung des Ultraschall-Laufzeitverfahrens
    • Prinzip des Ultraschalllaufzeitverfahrens

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      Mit dem Streben nach effizienten und gleichwohl sterilen Messverfahren zum Monitoring von Durchflüssen steigt die Nachfrage nach nicht-invasiven Messmethoden kontinuierlich an. Auf Basis dessen und dem Anliegen daraus, grundlegendes Wissen zur Funktionsweise und den applikativen Vorteilen nicht-invasiver Ultraschall-Durchflusssensoren zur Verfügung zu stellen, hat SONOTEC diesen kurzen Informationsguide entwickelt.

      Nicht-invasive & nicht-intrusive Clamp-On-Sensoren

      Nicht-invasive Messtechnologien greifen grundsätzlich nie physisch auf die fließenden Flüssigkeiten zu - Entsprechende Sensoren werden einfach von außen an den flüssigkeitsführenden Schlauch geklemmt. Invasive Messgeräte hingegen kommen im Umkehrschluss direkt mit der Flüssigkeit in Berührung und sind damit nicht kontaminationsfrei. Intrusive Sensoren „dringen“ zudem in die Flüssigkeit ein was zu Störungen bzw. Asymmetrien des Strömungsprofils und zu Fehlmessungen führen kann.

      SONOFLOW CO.55 Clamp-On-Sensoren sind sowohl nicht-invasive als auch nicht-intrusive Messgeräte, da sie

      • nicht in die Strömung „hineinragen“ und damit keine Turbulenzen verursachen,
      • nicht mit den Flüssigkeiten in Berührung kommen und
      • nicht mit Druckverlusten im Schlauchsystem korrespondieren.

      Konstruktive Aspekte von Ultraschall-Durchflusssensoren

      Ultraschallwandler sind die Schlüsselkomponenten für jeden (Clamp-On) Ultraschall-Durchflusssensor. Diese machen sich piezoelektrische Eigenschaften von kristallinen, keramischen, Verbund- oder Polymerfolien zu Nutze, welche die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie und umgekehrt beschreiben. Durch den piezoelektrischen Effekt induziert wird mechanische Energie in Form von Vibrationen freigesetzt und als pulsierender hochfrequenter Ultraschall von Wandler zu Wandler gesendet.

      SONOFLOW CO.55 - Systemsteuerung auf Grundlage des Ultraschall Lauftzeitverfahrens

      Physikalische Grundlagen von Durchflusssensoren unter Anwendung des Ultraschall-Laufzeitverfahrens

      Es gibt verschiedene Möglichkeiten Ultraschallsignale zur Berechnung von Durchflussmengen einzusetzen. Die SONOFLOW Sensoren arbeiten auf Grundlage des Laufzeitmessverfahrens. Diese Methode verursacht weder ein Risiko des Druckabfalls im Schlauch noch Leckagepotenziale und ist zudem frei von der Notwendigkeit von Partikeln im Fluidstrom. Die Applikation von Flüssigkeiten weitgehend unabhängig von Temperatur, Viskosität, Dichte, Farbe, Farbe des Schlauches und elektromagnetischen Eigenschaften ist problemlos möglich.

      Das Laufzeitverfahren basiert auf der Grundlage einfacher physikalischer Zusammenhänge. Stellen Sie sich vor, Sie und ein Freund stehen sich diagonal an zwei gegenüberliegenden Flussufern gegenüber. Wenn Sie beide gleichzeitig beginnen zu schwimmen, wird derjenige, der mit dem Strom schwimmt, das Ufer schneller erreichen als derjenige der gegen den Strom schwimmt. Ultraschallwellen verhalten sich auf gleiche Art. Ein in Strömungsrichtung der Flüssigkeit ausgesandter Ultraschallimpuls wird beschleunigt, der entgegen der Strömungsrichtung verlangsamt.

      Prinzip des Ultraschalllaufzeitverfahrens

      Vier Piezoelemente sind in einem X-Muster angeordnet. Die Sender emittieren pulsierende Ultraschallwellen in einer vorgegebenen Frequenz von einer Seite zur anderen. Die Laufzeitdifferenz ist entsprechend direkt proportional zur durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit.

       

       

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      Melissa Öser

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      Melissa Öser

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