Durch die Funktionsweise des Ultraschall-Transit-Time-Verfahrens erfolgt unsere Flussmessung nicht-invasiv, also ohne direkten Kontakt mit dem Medium.

Unser nicht-invasive Flussmessprinzip basiert auf dem sogenannten Ultraschall-Transit-Time bzw. Laufzeitdifferenz-Verfahren.

Bei diesem Messverfahren wird die Laufzeitdifferenz von Ultraschallsignalen durch eine Messtrecke ermittelt und dient der Auswertung volumetrischer Durchflussraten.

Hierfür wird je nach Sensoraufbau mindestens ein Schallwandlerpaar benötig, um abwechselnd akustische Wellenpakete mit und entgegen der Strömungsrichtung zu senden und zu empfangen.

Im Fall unserer Clamp-On Transducer nutzen wir für eine höhere Genauigkeit zwei Schallwandlerpaare, die aus vier Piezokeramiken bestehen und in einer "X" - Konfiguration um den zu messenden Schlauchfluss angeordnet sind.

Beim Durchschallen der Messstrecke ist die Laufzeit eines Ultraschallsignals von der Strömungsrichtung des Mediums abhängig:

  • Werden die Ultraschallsignale mit der Strömungsrichtung gesendet, benötigt das „downstream" Signal eine kürzere Zeit.
  • Werden die Ultraschallsignale entgegen der Strömungsrichtung gesendet, ist die Zeit, die das „upstream" Signal benötigt, länger.
  • Ausgewertet werden die jeweils empfangenen Ultraschallsignale aus der „upstream" und „downstream"-Messestrecke.

Die Laufzeitmessung erfolgt also für jeden Impuls. Die Differenz zwischen stromaufwärtiger und stromabwärtiger Messung ist proportional zur volumetrischen Durchflussrate.

Das folgende Bild zeigt die Sendeimpulse und die resultierenden Empfangssignale. Über die unterschiedlichen Empfangssignale kann ein Laufzeitunterschied ermittelt werden.

Da die Laufzeitdifferenzen jedoch sehr gering sind (Piko-Sekunden) erfolgt die Berechnung durch das mehrstufige Korrelationsverfahren - ein sehr aufwendiges mathematisches Verfahren.

Mit zunehmendem Fluss nimmt der Laufzeitunterschied der Empfangssignale zu. Durch eine Justierung des Sensors ist es möglich, die Laufzeit in einen Fluss umzuwandeln.