Meßgeräte mit Ultraschall-Doppler- oder MID-Fließgeschwindigkeitssensor

Zur Bestimmung der Fließgeschwindigkeit sind in die Aufnehmer entweder magnetisch-induktive (MID-) oder Ultraschall-Doppler-Sensoren eingebaut. Beide messen nicht direkt die für die Berechnung des Volumenstroms notwendige mittlere Fließgeschwindigkeit, sondern jeweils eine lokale Punktgeschwindigkeit. Der MID-Sensor mißt eine lokale Geschwindigkeit in einer eng begrenzten Stromröhre oberhalb des kombinierten Aufnehmers, der Ultraschall-Doppler-Sensor liefert dem angeschlossenen Umformer ein Frequenzgemisch aus der Schallkeule, die abhängig von Sendeleistung, Fließtiefe und Partikeldichte einen Teil oder die Gesamtheit des durchflossenen Profils repräsentiert, aus der durch Frequenzanalyse das Dopplersignal herausgefiltert wird, das der Maximalgeschwindigkeit in der Schallkeule entspricht.

Es ist von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich, welche Beziehung zur Umsetzung der bei beiden Meßprinzipien aufgenommenen Punktgeschwindigkeit in die interessierende mittlere Geschwindigkeit v_m angewandt wird. Geräte mit Ultraschall-Doppler-Sensor wenden häufig den bekannten Zusammenhang zwischen v_m und v_max über den Skalierungsfaktor k (Abschnitt 4.4.1.5) an, ergänzt durch Korrekturfaktoren für unterschiedliche Gerinneformen. Bei MID-Sensoren von Meßgeräten mit kombinierten Aufnehmern ist wenig über die Auswertungsmethoden bekannt. Tatsache ist, daß die mittlere Geschwindigkeit hier aus einem Punkt des Strömungsprofils berechnet werden muß, der in der Nähe der Gerinnewandung und damit weitab von dem Bereich der maximalen Geschwindigkeit liegt.

Beide Typen von Meßgeräten mit kombinierten Sensoren berechnen die mittlere Fließgeschwindigkeit v_m im Querschnitt unter Berücksichtigung einer Reihe von Annahmen. Die Geräte müssen immer am Einsatzort mit einem zuverlässigen Meßverfahren mit mehreren Paßpunkten über den gesamten interessierenden Abflußbereich kalibriert oder justiert werden. Wenn die Justiermöglichkeiten des Meßgeräts nur eine Offset-Korrektur der Kennlinie zulassen, bei dem Vergleich mit einem zuverlässigen Verfahren aber nicht-lineare Abweichungen festgestellt wurden, sollte besser die Kalibrierkurve für eine nachträgliche Korrektur der Meßergebnisse verwendet werden. Unabhängig davon, was Herstellerschriften für den Einsatz unter idealen Bedingungen garantieren, wird die Genauigkeit der Meßergebnisse von

den hydraulischen Bedingungen,
den Grenzen und dem Fehler der verwendeten Sensoren,
dem Gültigkeitsbereich und dem Fehler des Berechnungsverfahrens und
der sachgerechten Kalibrierung bzw. Justierung

bestimmt.

Das Sensorgehäuse ist meistens strömungsgünstig ausgeführt, erfordert aber eine Mindestüberdeckungshöhe von einigen Zentimetern Wasser, so daß diese Geräte für Fremdwasseruntersuchungen nicht geeignet sind.