KROHNE GFM 700 DE Benutzerhandbuch
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3 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
AB
> v
BA
).
Die Laufzeiten t
AB
und t
BA
werden kontinuierlich
gemessen. Der Unterschied (t
BA
- t
AB
) der Laufzeiten der
beiden Ultraschallwellen steht in einem direkten
proportionalen Verhältnis zur durchschnittlichen
Flussgeschwindigkeit (v
m
) des Messstoffs.
Die volumetrische Durchflussrate pro Zeiteinheit ist das
Produkt aus der durchschnittlichen Flussgeschwindigkeit
(v
m
) und dem Querschnitt des Leitungsrohrs.
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.
Ausbreitungsrate
von Ultraschallwellen …
Laufzeit
von Ultraschallwellen …
… in Flussrichtung
des Messstoffs von Sensor A nach B
v
AB
= c
o
+ v
m
x cos
ϕ
L
t
AB
= ---------------------
c
o
+ v
m
x cos
ϕ
… gegen Flussrichtung
des Messstoffs von Sensor A nach B
v
BA
= c
o
– vm × cos
ϕ
L
t
AB
= --------------------
c
o
- v
m
x cos
ϕ
mit gegebener Messstoff-Flussrichtung
v
AB
> v
BA
t
AB
< t
BA
durchschnittliche Flussgeschwindigkeit v
m
des Messstoffs
(t
BA
– t
AB
)
v
m
= GK x ---------------
(t
AB
x t
BA
)
A (A’)
Sensor A, Transmitter und Aufnehmer
t
AB
Laufzeit von Ultraschallwellen
von Sensor A nach Sensor B
B (B’)
Sensor B, Transmitter und Aufnehmer
t
BA
Laufzeit von Ultraschallwellen
von Sensor B nach Sensor A
c
o
Schallgeschwindigkeit im Messstoff
v
AB
Ausbreitungsrate von Ultraschallwellen
zwischen Sensor A und Sensor B
GK
Kalibrierungskonstante
v
BA
Ausbreitungsrate von Ultraschallwellen
zwischen Sensor B und Sensor A
L
Länge des Messstrahls,
Abstand zwischen Sensor A und B
v
m
Durchschnittliche Flussgeschwindigkeit
des Messstoffs
ϕ
Winkel zwischen Rohrleitungsachse
und Messstrahl