Was ist ein Doppler-Durchflussmesser?
Ein Doppler-Durchflussmesser ist eine Art Ultraschall-Durchflussmesser. Diese Geräte verwenden ein wissenschaftliches Prinzip, den Doppler-Effekt, um den Volumenstrom durch ein Rohr zu messen. Dies funktioniert so, dass der Doppler-Durchflussmesser an der Außenseite des Rohrs festgeklemmt wird, um den Durchfluss nicht zu stören, wie dies für andere Arten von Durchflussmessern erforderlich ist.
Doppler-Durchflussmesser verwenden die Frequenz eines Ultraschallstrahls, um die Durchflussrate einer Flüssigkeit zu bestimmen. Diese Messung ist aufgrund des Doppler-Effekts möglich, den der österreichische Wissenschaftler Christian Johann Doppler im frühen 19. Jahrhundert entdeckte. Im Wesentlichen gibt der Doppler-Effekt an, dass die Frequenz der Schallwellen in Abhängigkeit von der Bewegung des Schallempfängers oder der Schallquelle relativ zu dem Medium, in dem sich der Schall bewegt, variiert. In diesem Fall das Medium, in dem sich die Welle bewegt in ist die Flüssigkeit, die durch das Rohr fließt.
Damit ein Doppler-Durchflussmesser ordnungsgemäß funktioniert, muss die Flüssigkeit Partikel oder Blasen enthalten. Daher eignet sich eine Flüssigkeit gut für schmutzige Flüssigkeiten, ist jedoch für sauberes Wasser nicht sehr effektiv. Der Durchflussmesser sendet ein Ultraschallsignal aus und das Signal wird von den Partikeln und Blasen reflektiert, wodurch sich die Frequenz des Signals verschiebt. Diese Frequenzverschiebung wird vom Durchflussmesser gemessen.
Ein Doppler-Durchflussmesser wandelt die gemessene Frequenzverschiebung in einen Volumenstrom um. Die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr berechnet sich aus der Frequenzverschiebung, der ursprünglichen Frequenz des Ultraschallsignals, der Schallgeschwindigkeit durch das Sendermaterial und dem Sinus des Winkels, unter dem das Signal in die Flüssigkeit gelangt. Sobald die Geschwindigkeit bekannt ist, kann der Volumenstrom leicht berechnet werden, indem die Geschwindigkeit mit der Fläche des Rohrs multipliziert wird.
Doppler-Durchflussmesser können entweder einen oder zwei Sensoren aufweisen. Beide Typen enthalten sowohl einen Sender als auch einen Empfänger, bei einem Ein-Sensor-Doppler-Durchflussmesser sind sie jedoch in einem Sensor enthalten. Reflektierende Partikel in der Flüssigkeit reflektieren das übertragene Signal zurück zum Empfänger. Bei einem Durchflussmesser mit zwei Sensoren sind Sender und Empfänger an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs festgeklemmt.
Doppler-Durchflussmesser können eine gute Überwachungsoption sein, da sie den Durchfluss nicht stören und nur wenig Wartung erfordern. Darüber hinaus können sie schnelle und genaue Durchflussmessungen an vielen Arten von Flüssigkeiten unter einer Vielzahl von Temperatur- und Durchflussbedingungen durchführen. Andererseits muss die Flüssigkeit Blasen oder Partikel enthalten, damit das Messgerät ordnungsgemäß funktioniert. Gefütterte oder nichtrostende Stahlrohre können das Signal des Messumformers stören und die Genauigkeit der Messungen beeinträchtigen.