Messprinzip
Zeitdifferenzmethode: Schallwellen durchlaufen in einem Fluid dieselbe Strecke stromaufwärts und stromaufwärts, wobei eine Laufzeitdifferenz auftritt. Diese Laufzeitdifferenz korreliert mit der Strömungsgeschwindigkeit des untersuchten Fluids. Aus dieser Laufzeitdifferenz wird der Volumenstrom des Fluids ermittelt und anschließend berechnet.
Doppler-Methode: Basierend auf dem Doppler-Prinzip in der Akustik wird die Frequenzverschiebung zwischen der reflektierten und der ausgesendeten Schallwelle gemessen, um die Geschwindigkeit der sich bewegenden Partikel in der Flüssigkeit zu bestimmen und so indirekt die Strömungsgeschwindigkeit und den Durchfluss der Flüssigkeit zu ermitteln. Voraussetzung hierfür ist, dass sich im Wasser suspendierte Objekte wie Blasen und feste Partikel befinden, die den Ultraschallstrahl reflektieren.
Geeignete Flüssigkeit
Zeitdifferenzverfahren: Geeignet für die Messung von reinen, wenig verunreinigten Flüssigkeiten wie Rohöl, Schweröl, reinem Wasser, deionisiertem Wasser, chemischen Lösungsmitteln usw. Enthält die Flüssigkeit eine große Anzahl von Blasen oder festen Verunreinigungen, wird die normale Ausbreitung der Ultraschallwellen behindert, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt.
Doppler-Methode: wird häufig zur Messung von trüben Flüssigkeiten verwendet, die Blasen, feste Partikel und andere Verunreinigungen enthalten, wie z. B. Abwasser, Schlamm, Öl-Wasser-Gemische usw., und findet breite Anwendung in natürlichen Gewässern, der industriellen Abwasserbehandlung und anderen Bereichen.
Messgenauigkeit
Zeitdifferenzmethode: Die Genauigkeit ist relativ hoch, bis zu ±0,5%, wobei die Messgenauigkeit von der Genauigkeit der signalverarbeitenden elektronischen Komponenten und der Stabilität der Schallgeschwindigkeit beeinflusst wird.
Doppler-Methode: Die Genauigkeit ist im Allgemeinen geringer als bei der Zeitdifferenzmethode, üblicherweise etwa ±2%, da die Messergebnisse auf dem Streusignal von suspendierten Partikeln oder Blasen in der Flüssigkeit basieren und die Verteilung und Bewegung dieser Partikel ungleichmäßig sein kann, was einen gewissen Einfluss auf die Messgenauigkeit hat.
Rohrleitungsanforderungen
Zeitdifferenzmethode: Der Strömungszustand des Fluids in der Rohrleitung ist strenger, das Fluid muss stabiler und gleichmäßiger sein, und der gerade Rohrabschnitt unterliegt bestimmten Anforderungen; üblicherweise beträgt die Länge des stromaufwärts gelegenen geraden Rohrabschnitts mindestens das Zehnfache des Durchmessers, während die Länge des stromabwärts gelegenen geraden Rohrabschnitts mindestens das Fünffache des Rohrdurchmessers beträgt.
Doppler-Methode: Die Anforderungen an das Rohrsegment sind relativ gering, die Einbauposition ist flexibler und das Strömungsmuster in der Rohrleitung wird weniger stark beeinflusst.
Sensorstruktur und Installation
Zeitdifferenzverfahren: Üblicherweise werden ein oder mehrere Sensorpaare verwendet, die jeweils stromaufwärts und stromabwärts der Rohrleitung installiert werden. Die Sende- und Empfangsrichtung der Sensoren muss einen bestimmten Winkel zur Rohrleitungsachse aufweisen, um eine genaue Messung der Laufzeit des Ultraschallsignals zu gewährleisten. Während der Installation müssen die Sensoren ausgerichtet und fixiert werden, um eine stabile Signalübertragung sicherzustellen.
Doppler-Methode: Bei der allgemeinen Verwendung wird ein Einkopfsensor eingesetzt, der aus Sende- und Empfangs-Piezokristallen besteht. Dieser kann an der Außenwand der Rohrleitung angebracht oder direkt in Kontakt mit dem Fluid eingeführt werden. Die Installation ist einfach und es kommt zu keiner Beschädigung der Rohrleitung.
Störungsresistenz
Zeitdifferenzmethode: Sie ist anfällig für Störungen durch Rohrleitungsvibrationen, Änderungen der Fluidtemperatur und -dichte sowie andere Faktoren. Rohrleitungsvibrationen können zu einer Abweichung der Sensorposition führen und die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Änderungen der Temperatur und Dichte bewirken eine Änderung der Schallgeschwindigkeit. Um die Messgenauigkeit zu verbessern, sind Temperaturkompensation und andere Maßnahmen erforderlich.
Doppler-Methode: hohe Störfestigkeit, unempfindlich gegenüber Rohrleitungsschwingungen und da ihr Messprinzip auf der Doppler-Frequenzverschiebung basiert und die Temperatur und Dichte des Fluids nur geringfügig miteinander zusammenhängen, kann sie auch unter komplexen Arbeitsbedingungen eine gute Stabilität gewährleisten.
Messbereich
Zeitdifferenzverfahren: Der Messbereich ist breit und kann Flüssigkeiten mit niedrigen bis hohen Durchflussraten messen. Es eignet sich für eine Vielzahl von Rohrdurchmessern, jedoch kann bei großen Rohrdurchmessern und hohen Durchflussraten eine höhere Sendeleistung und eine komplexere Signalverarbeitungstechnik erforderlich sein.
Doppler-Methode: Im Allgemeinen geeignet für die Messung von Flüssigkeiten mit niedriger und mittlerer Durchflussrate; bei Flüssigkeiten mit hoher Durchflussrate kann es aufgrund des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Doppler-Frequenzverschiebung und Durchflussrate zu erhöhten Messfehlern kommen.
Veröffentlichungsdatum: 09.12.2024