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News: Ultraschall mißt Strömungsprofile in Echtzeit

Ein neues Ultraschallsystem mißt kostengünstig und exakt Fließgeschwindigkeiten. Das System eignet sich zur strömungsprofilunabhängigen Durchflußmessung in Rohren und offenen Kanälen wie auch zur Strömungsanalyse in Mischgefäßen und Reaktoren.
Wenn mehrere Kommunen ihre Abwässer in dieselbe Kläranlage leiten, muß genau berechnet werden, wer wieviel durch die Kanalisationsrohre einfließen läßt. Schließlich will keine Gemeinde für den Dreck des Nachbarn zahlen. Viele herkömmliche Geräte zur Durchflußmessung haben einen entscheidenden Nachteil: Sie setzen ein bestimmtes Strömungsprofil – eine bestimmte Geschwindigkeitsverteilung im Rohr – voraus. Die zur Ausbildung eines solchen Profils erforderlichen Ein- und Auslaufstrecken sind in der Praxis oft nicht gegeben. Meßfehler sind die Folge. Um das zu beseitigen hat das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT einen Ultraschall-Durchflußmesser entwickelt, der die vorliegenden Strömungsverhältnisse erfaßt. Das mit einem digitalen Signalprozessor DSP ausgestattete Gerät ermöglicht damit bei beliebigen Profilen eine genaue Durchflußmessung. Es kann ortsaufgelöste Geschwindigkeitsmessungen in vorgebbaren Tiefen durchführen.

Das Ultraschallsystem basiert auf einem Tracking-Verfahren. Dazu werden in periodischen Abständen kurze Ultraschallsignale in die Flüssigkeit gesandt. Mitgeführte Streuer – wie etwa Schmutzpartikel oder kleine Luftblasen – reflektieren diese Signale.

„Mit Hilfe der empfangenen Echosignale kann die Positionsveränderung der Streuer verfolgt und so die Fließgeschwindigkeit in verschiedenen Tiefen der Flüssigkeit ermittelt werden”, so Margit Barth vom IBMT. Es mißt auch die Strömungsverteilung bei Misch-, Reaktions-, Trenn- und Absetzprozessen in Echtzeit. Bisherige Meßfühler ragen meist in die Strömung hinein und verfälschen so die Ergebnisse, sind nicht echtzeitfähig oder versagten bei hohen Geschwindigkeiten. Die Geschwindigkeitsverteilung hat beispielsweise bei Mischprozessen entscheidenden Einfluß darauf, wie schnell sich verschiedene Bestandteile zu einer homogenen Masse vermischen oder welche Qualität das Produkt hat. Die Messung der Geschwindigkeitsverteilung gestattet eine optimale Prozeßführung sowie die Designoptimierung entsprechender Behälter und Vorrichtungen. Das Institut will bei der Weiterentwicklung des sogenannten Speckle Trackers auf Wünsche aus der Industrie eingehen. Deshalb werden zur Zeit rund 800 Entscheidungsträger aus verschiedenen Branchen, wie Pharma-, Lebensmittel- und chemischer Industrie sowie Wasserwirtschaft befragt.

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  • Quellen
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT

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