Warum Ultraschall?
…für die Strömungsmessung (z.B. Gasdurchflussmessung und Windmessung).
Zentrale
SECO Sensor Consult GmbH
Am Bleichanger 1
96450 Coburg
Telefon: +49 (0)9561 869141
Telefax: +49 (0)9561 869149
info@seco-sensor.de
Ultraschall vs. kalorimetrische Sensorik
Kalorimetrische Sensoren nutzen Wärmeübertragung, um die Strömungsgeschwindigkeit von Gasen zu bestimmen. Ein beheiztes Sensorelement wird vom Gasstrom abgekühlt. Je stärker die Abkühlung, desto höher die Strömungsgeschwindigkeit. Typische Anwendungen sind die Überwachung von Gasdurchfluss in Prozessanlagen, die Leckage-Erkennung oder die Luftstrommessung in HVAC-Systemen (Heizung, Lüftung, Klimatechnik).
SECO meint:
Verglichen mit kalorimetrischen Sensoren ist Ultraschall…
Unabhängig von der Gaszusammensetzung
Kalorimetrische Messung wird beeinflusst von spezifischer Wärmeleitfähigkeit und Gaszusammensetzung. Ultraschall arbeitet unabhängig davon.
Reaktionsschneller
Kalorimetrische Messungen benötigen gewisse Zeit bis sich Temperaturdifferenz stabilisiert. Ultraschall reagiert sofort auf Änderungen im Volumenstrom.
Genauer bei großen Durchflussmengen
Ultraschall eignet sich auch bei großen Rohrdurchmessern und Volumenströmen. Kalorimetrische Messung ist besser geeignet für kleine Durchflussmengen.
Geeignet für bidirektionale Messungen
Kalorimetrische Sensoren sind in der Regel auf die Messung in eine Richtung ausgelegt. Ultraschall kann die Strömungsrichtung erkennen und messen.
Ultraschall vs. Differenzdruck-Sensorik
Differenzdrucksensoren arbeiten mit dem Druckunterschied zwischen zwei Punkten im Strömungsprofil, um die Geschwindigkeit und den Volumenstrom von Gasen zu berechnen. Typische Anwendungen sind die Durchflussmessung in Rohrleitungen, die Überwachung von Lüftungs- und Klimaanlagen oder die Prozesskontrolle in der Industrie. Differenzdrucksensoren arbeiten dabei mit Messprinzipien wie Blenden, Venturidüsen oder Pitotrohren.
SECO meint:
Verglichen mit Differenzdruck-Sensoren ist Ultraschall…
Ein berührungsloses Messverfahren
Ultraschall verursacht keinen zusätzlichen Strömungswiderstand. Blenden oder Ventile der Differenzdruck-Sensoren können Druckverluste erzeugen.
Messgenauer bei variablen Bedingungen
Differenzdruck-Sensoren sind stark abhängig von der Dichte und benötigen meist eine aufwändige Kompensation. Ultraschall ist unempfindlicher.
Geeignet für große Rohrdurchmesser
Ultraschall kann auch bei sehr großen Leitungen eingesetzt werden, ohne mechanische Eingriffe. Differenzdruck erfordert große und teure Einbauten.
Geeignet für bidirektionale Messungen
Ultraschall erkennt die Strömungsrichtung und misst in beide Richtungen. Differenzdruck-Sensoren sind in der Regel nur für eine Richtung ausgelegt.
Ultraschall vs. Vortex-Sensorik
Vortex-Sensoren verwenden die Bildung von Wirbeln hinter einem Störkörper im Gasstrom, um die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Frequenz der Wirbel ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Typische Anwendungen sind die Durchflussmessung in Prozessleitungen, die Überwachung von Gas- und Dampfsystemen oder die Energie- und Medienabrechnung. Vortex-Sensoren arbeiten dabei nach dem Prinzip der Kármánschen Wirbelstraße.
SECO meint:
Verglichen mit Vortex-Sensoren ist Ultraschall…
Geeignet für geringe Durchflussraten
Ultraschall misst auch bei sehr geringen Durchflussraten zuverlässig, während Vortex-Sensoren eine Mindestgeschwindigkeit benötigen, um Wirbel zu erzeugen.
Unabhängig von Strömungsprofil
Ultraschall ist weniger empfindlich gegen turbulente Strömungen. Vortex-Sensoren können bei solchen Bedingungen fehlerhafte Signale liefern.
Geeignet für bidirektionale Messungen
Ultraschall erkennt die Strömungsrichtung und misst in beide Richtungen. Vortex-Sensoren sind in der Regel nur für eine Richtung ausgelegt.
Wartungsfrei
Ultraschall arbeitet ohne bewegliche Teile. Vortex-Sensoren haben einen Störkörper im Medium, der Verschmutzungen und Ablagerungen ausgesetzt ist.
Ultraschall vs. Coriolis-Sensorik
Coriolis-Sensoren messen den Massendurchfluss von Gasen anhand der Coriolis-Kraft, die auf schwingende Messrohre wirkt, wenn das Medium hindurchströmt. Typische Anwendungen sind die hochpräzise Durchflussmessung in der Prozessindustrie, die Dosierung von Gasen oder die Energieabrechnung. Coriolis-Sensoren arbeiten dabei mit direkt massenbasierten Messungen.
SECO meint:
Verglichen mit Coriolis-Sensoren ist Ultraschall…
Kostengünstiger und einfacher zu installieren
Ultraschallsensoren können oft installiert werden ohne die Rohrleitung zu öffnen. Coriolis-Sensoren sind teuer und erfordern aufwendige Einbauten.
Geeignet für große Rohrdurchmesser
Ultraschall kann problemlos bei sehr großen Leitungen eingesetzt werden. Coriolis-Sensoren sind in der Größe begrenzt und für große Durchmesser kaum praktikabel.
Non-invasiv auf den Strömungsquerschnitt
Ultraschall arbeitet berührungslos und verursacht keinen Druckverlust. Coriolis-Sensoren benötigen Messrohre, die den Strömungsquerschnitt verändern.
Platzsparender und leichter
Ultraschallsysteme sind kompakt und leicht. Coriolis-Sensoren sind massiv und schwer, was die Montage erschwert und zu höheren Kosten führen kann.
Ultraschall vs. Laser-Doppler-Anemometrie
Laser-Doppler-Anemometer messen die Strömungsgeschwindigkeit von Gasen berührungslos, indem sie die Doppler-Verschiebung von Laserlicht auswerten, das an Partikeln im Gas gestreut wird. Typische Anwendungen sind präzise Strömungsanalysen in Laboren, die Validierung von Strömungsmodellen oder Spezialmessungen in der Forschung. Laser-Doppler-Anemometer arbeiten dabei mit einer hochauflösenden Laseroptik.
SECO meint:
Verglichen mit Laser-Doppler-Anemometern ist Ultraschall…
Einfach zu installieren und integrieren
Ultraschallsensoren können direkt an Rohrleitungen montiert oder als Clamp-on-System eingesetzt werden. Laser-Doppler-Anemometer erfordern oft spezielle Messaufbauten.
Robust für den industriellen Einsatz
Ultraschall ist robust gegen Staub, Schmutz und schwierige Umgebungsbedingungen. Laser-Doppler-Systeme sind empfindlich gegenüber Verschmutzung und erfordern stabile optische Bedingungen.
Unabhängig von Partikeln im Gas
Ultraschall misst unabhängig von Partikeln im Medium. Laser-Doppler-Anemometer benötigen Streupartikel, um die Doppler-Verschiebung erfassen zu können.
Kosteneffektiver
Ultraschalllösungen sind deutlich kostengünstiger. Laser-Doppler-Systeme sind komplex, teuer und meist nur für Labor- oder Spezialanwendungen wirtschaftlich.
Sensorvergleich: Warum Ultraschall-Sensoren die beste Wahl für die Strömungsmessung sind
Sensoren für die Durchflussmessung von Gasen sind entscheidend für Prozesssteuerung, Energieabrechnung und Sicherheit in industriellen Anwendungen. Sie erfassen die Strömungsgeschwindigkeit oder den Volumenstrom und ermöglichen präzise Regelungen. Zu den wichtigsten Technologien zählen kalorimetrische, Differenzdruck-, Vortex-, Coriolis-, Laser-Doppler- und Ultraschall-Sensoren. Jede Technologie hat spezifische Eigenschaften, die ihre Einsatzgebiete bestimmen.
Kalorimetrische Sensoren arbeiten mit Wärmeübertragung: Ein beheiztes Element wird vom Gasstrom abgekühlt, je stärker die Abkühlung, desto höher die Strömungsgeschwindigkeit. Sie sind kompakt und einfach, reagieren jedoch empfindlich auf Gaszusammensetzung und Temperatur.
Differenzdrucksensoren messen den Druckunterschied zwischen zwei Punkten im Strömungsprofil und berechnen daraus die Geschwindigkeit. Sie sind robust und bewährt, verursachen aber Druckverluste und benötigen Kompensation für Temperatur und Dichte.
Vortex-Sensoren nutzen die Bildung von Wirbeln hinter einem Störkörper. Die Wirbelfrequenz ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Sie sind zuverlässig für mittlere bis große Durchflüsse, erfordern jedoch eine Mindestgeschwindigkeit und sind anfällig für Verschmutzung.
Coriolis-Sensoren messen den Massendurchfluss direkt über die Coriolis-Kraft in schwingenden Messrohren. Sie bieten höchste Genauigkeit, sind aber teuer, schwer und für große Rohrdurchmesser wenig praktikabel.
Laser-Doppler-Anemometer erfassen die Doppler-Verschiebung von Laserlicht, das an Partikeln im Gas gestreut wird. Sie liefern extrem präzise Ergebnisse, sind jedoch komplex, kostenintensiv und auf Laboranwendungen beschränkt.
Ultraschall-Sensoren senden Schallwellen aus und messen die Laufzeitdifferenz zwischen Signalen in und gegen die Strömungsrichtung (Time-of-Flight-Prinzip). Sie sind berührungslos, verursachen keinen Druckverlust, arbeiten unabhängig von Gaszusammensetzung und eignen sich für große Rohrdurchmesser. Ihre Robustheit und Vielseitigkeit machen Ultraschall zur bevorzugten Lösung für viele industrielle Anwendungen.