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Messprinzip
Die Ultraschall-Durchflussmesser von KROHNE arbeiten
nach dem Laufzeit-Differenzverfahren.
Die Messung nach dem Laufzeit-Differenzverfahren
beruht auf einer einfachen physikalischen Tatsache.
Man kann sich zwei Kanus vorstellen, die einen Fluss auf
der gleichen diagonalen Linie überqueren, eines mit der
Strömung, das andere gegen die Strömung. Das Kanu,
das sich mit der Strömung bewegt, benötigt viel weniger
Zeit, um das gegenüberliegende Ufer zu erreichen.
Ultraschallwellen verhalten sich genau gleich. Eine
Schallwelle, die in Flussrichtung des Messstoffs läuft,
breitet sich schneller aus als eine Welle, die gegen die
Flussrichtung läuft (v
> v
AB
... in Flussrichtung
des Messstoffs von Sensor A nach B
... gegen Flussrichtung
des Messstoffs von Sensor A nach B
mit gegebener Messstoff-Flussrichtung
durchschnittliche Flussgeschwindigkeit v
des Messstoffs
A (A')
Sensor A, Transmitter und Aufnehmer
B (B')
Sensor B, Transmitter und Aufnehmer
c
Schallgeschwindigkeit im Messstoff
o
GK
Kalibrierungskonstante
L
Länge des Messstrahls,
Abstand zwischen Sensor A und B
Winkel zwischen Rohrleitungsachse
ϕ
und Messstrahl
).
BA
Ausbreitungsrate
von Ultraschallwellen ...
v
AB
v
BA
v
AB
m
v
m
Die Laufzeiten t
AB
gemessen. Der Unterschied (t
beiden Ultraschallwellen steht in einem direkten
proportionalen Verhältnis zur durchschnittlichen
Flussgeschwindigkeit (v
Die volumetrische Durchflussrate pro Zeiteinheit ist das
Produkt aus der durchschnittlichen Flussgeschwindigkeit
(v
) und dem Querschnitt des Leitungsrohrs.
m
Die Identifizierung von flüssigen Messstoffen geschieht
durch direkte Messung der Laufzeit der Ultraschallwellen.
Wenn man die gleiche Wegstrecke (L) zugrunde legt, ist
zum Beispiel die Laufzeit in Wasser kürzer als in Rohöl.
= c
+ v
x cosϕ
o
m
= c
– vm × cosϕ
o
> v
BA
(t
– t
)
BA
AB
= GK x ---------------
(t
x t
)
AB
BA
t
Laufzeit von Ultraschallwellen
AB
von Sensor A nach Sensor B
t
Laufzeit von Ultraschallwellen
BA
von Sensor B nach Sensor A
v
Ausbreitungsrate von Ultraschallwellen
AB
zwischen Sensor A und Sensor B
v
Ausbreitungsrate von Ultraschallwellen
BA
zwischen Sensor B und Sensor A
v
Durchschnittliche Flussgeschwindigkeit
m
des Messstoffs
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und t
werden kontinuierlich
BA
- t
) der Laufzeiten der
BA
AB
) des Messstoffs.
m
Laufzeit
von Ultraschallwellen ...
L
t
= ---------------------
AB
c
+ v
o
m
L
t
= --------------------
AB
c
- v
x cosϕ
o
m
t
< t
AB
BA
x cosϕ
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