Messprinzip

Zur Bestimmung des Durchflusses nutzen die Ultraschallsensoren "oc2020" und "inlet2020" neben der Gruppenstrahler-Technologie, ein neuartiges Auswerteverfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten. Beides zusammen verbessert die Messgenauigkeit und eröffnet dem Benutzer die Bestimmung neuer Messgrößen.

Um das 2-dimensionale Strömungsprofil detektieren zu können, wird zunächst der Kanalquerschnitt vom Sensor in Zellen zerlegt. Durch phasenselektives Ansteuern der Gruppenstrahler im Ultraschallsensor lässt sich nun sukzessiv jede dieser Zellen "beleuchten" und deren Geschwindigkeit bestimmen. Das Auswerteverfahren nutzt nun die Reflexionseigenschaften kleinster Verunreinigungen (z.B. Luftbläschen oder Schwebstoffe des Durchmessers ~0,75mm) im Fluid. Kennt man die Geschwindigkeit dieser kleinsten Reflektoren im Fluid, so kennt man auch die Strömungsgeschwindigkeit. Daher findet zur Geschwindigkeitsmessung in jedem Zellenvolumen ein Range-Doppler-Tracking der Reflektoren statt. Das Auswerteverfahren identifiziert folglich nicht nur die Geschwindigkeit eines jeden Reflektors im Fluid, sondern gibt auch Aufschluss über die Reflektoranzahl und den Turbulenzgrad der Strömung. Die Auswertung einer Zelle erfolgt dabei in Millisekunden.

Phasenselektiver Scannvorgang des "oc2020 NG" zur Bestimmung des 2-dimensionalen Strömungsprofils. Die Geschwindigkeit erschließt sich aus den Range-Doppler-Tracks der Strömungslinien von Reflektoren in einer Fluidzelle.   

Sind die Geschwindigkeiten aller Zellen im 2-dimensionalen Kanalquerschnitt bekannt, erschließt sich unter Kenntnis der Grenzschichten und 2-dimensionaler Profilmodelle das Strömungsprofil. Ligen asynchrone Strömungen vor, lassen sich diese erstmals erfolgreich detektieren und visualisieren.

Gemessene 2-dimensionale Geschwindigkeitsprofile einer Kanalströmung. Die Farbleiste entpricht der Einheit m/s.