Was ist Ultraschallmesstechnik?
Ultraschallzähler messen die Durchflussraten ohne bewegliche Teile. Ultraschallzähler gibt es in zwei Varianten:
Durchflusszähler nach dem Laufzeitdifferenzverfahren messen die Zeit, die ein Ultraschallsignal benötigt, um von einem Sender zum anderen zu gelangen. Mit anderen Worten: Ein Zähler verfügt über zwei Sender, die beide ein Signal aussenden. Wenn kein Wasser durch den Zähler fließt, sind die zwei Signalgeschwindigkeiten identisch. Fließt aber Wasser durch den Zähler, ist das Signal, das sich in Flussrichtung des Wassers bewegt, schneller als das andere Signal, da es sich entgegen der Flussrichtung bewegt. Auf diese Weise kann der Zähler äußerst präzise die genau Menge an Wasser messen, die durch ihn hindurchströmt. Sie können eine detailliertere Erklärung dazu finden, wenn Sie
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Durchflusszähler nach dem Doppler-Prinzip basieren darauf, dass im Wasser verteilte Luftbläschen und Partikel das Ultraschallsignal reflektieren, da dies zu einer Verschiebung der Frequenz führt. Frequenzverschiebungen wiederum stehen in direktem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit des Wassers. Wir nutzen das Doppler-Prinzip nicht in unseren Zählern. Daher gehen wir nicht näher darauf ein. Wenn Sie mehr über das Doppler-Prinzip erfahren möchten,
können Sie diesen ausführlicheren Artikel über Doppler-Durchflusszähler lesen.
Was ist elektromagnetische Messtechnik?
Bei einem elektromagnetischen Zähler wird ein Magnetfeld in einem 90°-Winkel zur Durchflussrichtung des Wassers angewendet. Wenn sich Wasser durch das Feld bewegt, erzeugt der Zähler eine Spannung, die der Geschwindigkeit des Wassers entspricht. Da der Innendurchmesser des Zählers bekannt ist, lässt sich die Durchflussrate berechnen. Diese Technologie setzt voraus, dass das gemessene Wasser leitfähig ist. Ansonsten kann der Zähler die Durchflussrate nicht korrekt berechnen.
Sowohl bei Ultraschallzählern als auch bei elektromagnetischen Zählern handelt es sich um statische Zähler. Statische Zähler bieten einige Vorteile, wodurch sie sich gegenüber normalen mechanischen Zählern auszeichnen. Die Abbildung unten zeigt die größten Unterschiede zwischen mechanischen und statischen Zählern im Überblick.
Betrieb
Kalk und andere Partikel
Statische Zähler besitzen keine beweglichen Teile, die durch Kalk und andere Partikel in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können. Es besteht allerdings das Risiko von Kalkablagerungen, die den Innendurchmesser des Zählers verändern können und somit die Geschwindigkeit des Wassers, das durch den Zähler fließt. Im Laufe der Zeit verringert sich dadurch die Genauigkeit. Zudem reagieren elektromagnetische Zähler empfindlich auf Mineralablagerungen an den Aufnahmeelektroden, da die Minerale lokale Potenzialunterschiede verursachen können. Das führt zu einer scheinbaren Durchflussrate, die nicht die tatsächliche Durchflussgeschwindigkeit widerspiegelt. Die Eigenschaften des Wassers bestimmen darüber, wie groß das Risiko ist. Immer mehr Zähler bestehen aus einem Verbundwerkstoff, der aufgrund seiner glatten Oberfläche Ablagerungen im Zähler deutlich minimiert.
Störgeräusche/Störfelder
Akustische Störgeräusche werden manchmal fälschlicherweise als Herausforderung für Ultraschallzähler genannt. Ultraschallzähler nutzen die Frequenz von 1 MHz, was weit entfernt ist von der als störend empfundenen Frequenz. Wenn elektromagnetische Zähler sehr kleine Durchflussmengen messen, erfolgt dies auf Grundlage einer äußerst geringen Spannung. Wenn Sie eine sehr kleine Spannung messen, sind Sie elektrischen Störfeldern stärker ausgesetzt. Das Design von elektromagnetischen Zählern muss diesen Umstand daher berücksichtigen. Bei größeren Durchflussmengen kommt es zu einer höheren Spannung, was das Risiko durch elektrische Störfelder reduziert. Da elektromagnetische Zähler die Messungen mithilfe von Magnetismus durchführen, können solche Zähler dadurch auch beeinträchtigt werden. Somit ist eine Alarmfunktion für magnetische Manipulationsversuche erforderlich.
Fehlerhafte Auslesungen
Allgemein gilt: Je niedriger der Startdurchfluss, den Sie für Ihren Zähler wählen, desto höher das Risiko, dass der Zähler misst, wenn kein durchschnittlicher Durchfluss vorliegt. Das gilt für elektromagnetische wie Ultraschallzähler gleichermaßen. Das ist davon abhängig, wie Sie die Daten handhaben, das heißt, welche Durchflüsse Sie messen. Kamstrup-Zähler haben einen Startdurchfluss von bis zu 2 Liter/h, was keine Probleme verursacht. Zähler mit einem niedrigeren Startdurchfluss besitzen ein höheres Risiko, Nullmessungen zu erfassen. Mögliche Gründe sind Störungen oder eine Erhöhung des negativen Durchflusses, wenn das Magnetfeld im Zähler geändert wird. Elektromagnetische Haushaltszähler sind bekannt dafür, dass sie vor Abschluss der Installation mit der Messung beginnen, eine Folge von elektronischen Störfeldern. Das Gleich kann passieren, wenn der Zähler einem Impulsdurchfluss ausgesetzt wird, der mit der Abtastrate synchronisiert ist. Aus diesem Grund ist üblicherweise ein Trenndurchfluss vorgesehen, unterhalb dessen die Durchflussmessung abgebrochen wird. Die Herausforderung bei der Produktion hochwertiger Durchflusszähler besteht darin, das Signal-Stör-Verhältnis kontinuierlich zu verbessern und damit die Rate des Trenndurchflusses zu verringern.
Genauigkeit
Abtastrate
Sowohl Ultraschall- als auch elektromagnetische Zähler bieten eine sehr hohe Genauigkeit. Wie genau, hängt unter anderem von der Abtastrate ab, die alle elektronischen Zähler nutzen. Die Messung ist eine Momentaufnahme des aktuellen Durchflusses. Wie bei jeder Art von digitaler Abtastung werden dadurch die Messungen im Laufe der Zeit integriert, was zur Berechnung des Endvolumens führt. Wünschenswert hierbei ist eine Fehlerkurve, die an den für Sie wichtigen Messpunkten die Realität möglichst genau abbildet. Diese Abtastrate und Kamstrups Know-how im Umgang mit Daten machen Kamstrup-Zähler zu den genauesten Geräten, die es auf dem Markt gibt.
Durchflusskorrekturen
Der große dynamische Bereich zusammen mit der Natur der Zählertechnologie bewirkt, dass Ultraschall- und elektromagnetische Zähler empfindlich auf Schwankungen im Niedriggeschwindigkeitsprofil der Flüssigkeit im gesamten Rohr reagieren. Deshalb sind diese Zählertypen geringfügig nichtlinear, insbesondere bei niedrigen Durchflussraten, was Durchflusskorrekturen erfordert. Bei kleinen Abmessungen erfassen Ultraschallzähler nur den Mittelteil des Durchflusses, wo die Geschwindigkeit am höchsten ist. Es sind daher Korrekturen für den Teil des Durchflusses notwendig, der nicht abgedeckt wird. Bei größeren Abmessungen werden mehr Reflektoren verwendet, um den gesamten Durchfluss zu messen. Unabhängig von der Abmessung benötigen elektromagnetische Zähler ein kompatibles Magnetfeld. Das ist aber nur theoretisch möglich, sodass eine Korrektur für das nicht kompatible Magnetfeld benötigt wird.
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