Sensoren nach dem Ultraschall-Dopplerprinzip

Bild 4.4.2.2.3.1-1: 

Meßprinzip eines Ultraschall-Doppler-Meßsensors

Sensoren und Meßgeräte, die die maximale Geschwindigkeit in einem Strömungsprofil detektieren sollen, arbeiten im Abwasser gewöhnlich nach dem Ultraschall-Dopplerprinzip. Doppler-Messungen beruhen auf der Reflexion an Festpartikeln in der Strömung, die im Abwasser immer vorhanden sind. Der Sensor durchschallt den Querschnitt in einem Winkel β (Bild 4.4.2.2.3.1-1) nach oben. Durch die Eigenbewegung der reflektierenden Teilchen im Abwasserstrom wird die Sendefrequenz f₁ um einen Betrag verschoben, der proportional zu der Eigengeschwindigkeit des Reflektors ist. Den Empfänger erreicht aus dem durchschallten Bereich ein Bündel unterschiedlicher Frequenzinformationen f₂ , aus dem im Meßumformer mit Hilfe von Fourier-Transformationen oder statistischen Verfahren die maximale Dopplerverschiebung bestimmt wird.

Sensoren nach diesem Meßprinzip müssen grundsätzlich mit einem zuverlässigen Verfahren an mehreren Paßpunkten des zu untersuchenden Abflußbereiches kalibriert werden. Mit zunehmender Fließtiefe ist es von der Schalleistung des Sensors und der Partikeldichte abhängig, ob die Schallkeule den Bereich maximaler Geschwindigkeit überhaupt noch berühren kann. Sensoren, die nach dem Ultraschall-Doppler-Prinzip arbeiten, haben meistens Kennlinien, die bei zunehmender Fließtiefe erheblich an Steigung verlieren. Sie werden häufig zusammen mit Druckmeßdosen zur Fließtiefenmessung in kombinierten Aufnehmern zusammengefaßt (Abschnitt 4.4.2.3) . Bei Abflußmessungen im Abwasserkanal werden im allgemeinen strömungsgünstig geformte Aufnehmergehäuse benutzt. Sie können sowohl für Kurzzeit- als auch für Langzeitmessungen eingesetzt werden, müssen allerdings häufig gereinigt werden, weil sie ein deutliches Hindernis im Gerinne darstellen.