Mit Ultraschall den Durchfluss von Flüssigkeiten messen

Wie lässt sich eigentlich das Volumen oder die Menge von Flüssigkeiten messen, wenn sie durch ein fließen? Ganz einfach: mit Ultraschall. Den Begriff Ultraschall kennen viele Menschen nur von Arztbesuchen. Mittels Ultraschall oder Sonografie, wie es in der Medizin heißt, werden beispielsweise Organe sichtbar gemacht oder die werdende Mutter kann ihr ungeborenes Kind sehen. Aber auch in der wird mit Ultraschall gearbeitet, wenn man den Durchfluss von Flüssigkeiten präzise messen will.

Ein besonderes Messgerät

Ein Ultraschall Durchflussmesser oder berührungsloser Dopplerdurchflussmesser ist ein Gerät, welches das Volumen von Flüssigkeiten misst, wenn diese durch Rohre fließen. Zum kommen die Geräte unter anderem beim Abwasser, aber auch bei anderen leitfähigen, verunreinigten Flüssigkeiten auf Wasserbasis. Der Durchflussmesser, der mit Ultraschall arbeitet, ist für eine sogenannte Volumenstrommessung nicht geeignet, also für Flüssigkeiten wie destilliertes oder Trinkwasser. Soll das Volumen einer reinen Flüssigkeit erfasst werden, dann ist so etwas jedoch nur möglich, wenn diese Flüssigkeit belüftet wird, sodass sie Bläschen bildet.

Wie funktioniert das Gerät?

Durchflussmesser haben eine Reihe von Vorteilen. So sind sie ideal für alle Anwendungen, die nur einen geringen Druckabfall haben und chemisch kompatibel sind. Eine weitere positive Eigenschaft ist der geringe Wartungsaufwand. Das Funktionsprinzip ist mit einer Frequenzverschiebung oder einem sogenannten Doppler-Effekt zu vergleichen: Das Ultraschallsignal reflektiert die bewegten Gasblasen oder die schwebenden Teilchen in einem Rohr. Bei dieser wird die Reflexion von Schallwellen genutzt und ist damit eine physikalische Funktion einer Frequenzveränderung. Durch ein Rohr, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, wird Ultraschall geleitet. Die in der Flüssigkeit enthaltenen Schwebeteilchen oder Diskontinuitäten reflektieren dann mit den Ultraschallwellen.

Verschiedene Varianten

Durchflussmesser mit Ultraschallfunktion werden in unterschiedlichen Versionen angeboten. So stehen die sogenannten Clamp-On Ultraschall-Durchflussmesser sowohl als Einzeltechnik sowie als duale Sensortechnik zur Verfügung. Bei der Ausführung mit nur einem Sensor befinden sich die Kristalle für die Sendung und den Empfänger im gleichen Sensorgehäuse. Das Gehäuse selbst ist an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche der Rohrleitung angebracht. Zwischen dem Sensor und der Leitung muss dabei jedoch stets ein sogenanntes Kontaktmedium aufgetragen werden, um die Ultraschallwellen übertragen zu können.

Das tragbare Gerät

Praktisch ist ein tragbares Gerät, was in der Regel mit einer erweiterten Phasenübergangs-Messtechnik ausgestattet ist. Diese Geräte arbeiten sehr präzise und sind ebenso zuverlässig. Auf einem Display kann schon nach wenigen Sekunden der stabile Durchflusswert abgelesen werden. Geeignet ist das tragbare Gerät für alle Leitungssysteme, die in sich geschlossen sind. Meistens sind die tragbaren Durchflussmesser mit einem praktischen Klemmsensor ausgestattet, der bei der Messung auf der Außenseite einer Rohrleitung angeklemmt wird.

Fazit

In der Industrie sind Durchflussmesser, die mit Ultraschall arbeiten, unverzichtbar geworden. Sie liefern exakte Messwerte und erleichtern beispielsweise den Wasserwerken in den Städten und Gemeinden die Arbeit. Geht es um temporäre Messungen, wie bei der Überprüfung von bereits vorhandenen Inline-Messgeräten oder in Bereichen, in denen man keine stationären Geräte anbringen kann, dann sind die tragbaren Messgeräte eine sehr gute Alternative. Sie liefern ebenso präzise Ergebnisse und sind, was die Anschaffung angeht, deutlich preiswerter. So wird eine Betriebssicherheit auf Dauer garantiert, auch, ohne dass eines der Rohre geöffnet werden muss.

Bild: @ depositphotos.com / Westermak

Mit Ultraschall den Durchfluss von Flüssigkeiten messen

Ulrike Dietz
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