Werbung
Grundlegende Systeminformationen
2. 1
Funktionsprinzip
2.1.1
Das Messsystem FLOWSIC300 arbeitet nach dem Prinzip der Ultraschall-Laufzeitdifferenz-
messung. Auf beiden Seiten einer Rohrleitung werden Sende-/Empfangseinheiten in
einem bestimmten Neigungswinkel zum Gasstrom montiert (→ Bild 1).
Die Sende-/Empfangseinheiten enthalten piezoelektrische Ultraschallsensoren, die
abwechselnd als Sender und Empfänger arbeiten. Die Schallimpulse werden im Winkel α
zur Strömungsrichtung des Gases abgestrahlt. In Abhängigkeit vom Winkel α und der Gas-
geschwindigkeit v ergeben sich durch „Mitnahme- bzw. Bremseffekte" unterschiedliche
Laufzeiten für die jeweilige Schallrichtung (Formeln 2.1 und 2.2). Die Laufzeiten der
Schallimpulse unterscheiden sich dabei um so mehr, je höher die Gasgeschwindigkeit und
je kleiner der Winkel zur Strömungsrichtung ist.
Die Gasgeschwindigkeit v wird aus der Differenz beider Laufzeiten unabhängig vom Wert
der Schallgeschwindigkeit ermittelt. Änderungen der Schallgeschwindigkeit durch Druck-
oder Temperaturschwankungen haben damit bei diesem Messverfahren keinen Einfluss
auf die ermittelte Gasgeschwindigkeit.
Bild 1
Funktionsprinzip FLOWSIC300
Sende-/Empfangs-
Ermittlung der Gasgeschwindigkeit
Der Messpfad L entspricht der aktiven Messstrecke, d.h. der frei durchströmten Strecke.
Mit der Messstrecke L, der Schallgeschwindigkeit c und dem Neigungswinkel α zwischen
Schall- und Strömungsrichtung gilt für die Laufzeit des Schalls bei Schallaussendung in
Richtung des Gasstromes (Vorwärtsrichtung):
t
AB
Entgegen der Strömung gilt:
t
BA
Die Auflösung nach v ergibt:
v =
also eine Beziehung, in der außer den beiden gemessenen Laufzeiten nur noch die aktive
Messstrecke und der Pfadwinkel als Konstante vorkommen.
20
einheit B
v
t
t
AB
BA
Sende-/Empfangs-
einheit A
L
=
c + v · cos α
L
=
c - v · cos α
L
(
1
1
)
·
2 · cos α
t
t
AB
BA
FLOWSIC300 · Betriebsanleitung · 8014243/13FN/V 2-1/2019-04 · © SICK Engineering GmbH
Produktbeschreibung
v
= Gasgeschwindigkeit in m/s
L
= Messstrecke in m
α
= Neigungswinkel in °
t
= Laufzeit des Schalls
AB
in Strömungsrichtung
t
= Laufzeit des Schalls entgegen der
BA
Strömungsrichtung
(2.1)
(2.2)
(2.3)
Werbung
