Das Laufzeit-Differenz-Messverfahren

Eine homogene Flüssigkeit kann mit dem Laufzeit-Differenz-Messverfahren eines Ultraschallimpulses der durch den Mitnahmeeffekt beschleunigt oder verlangsamt wird gemessen werden. Die Laufzeit ergibt sich aus den geometrischen Daten des Schallweges, der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Schallgeschwindigkeit des Medium. Die Messung in und gegen die Strömungsrichtung bedingt eine Unabhängigkeit der Messung von der Flüssigkeit und der Temperatur. Die gemessene Laufzeit deltat ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Das ausgebildete Strömungsprofil (laminar oder turbulent) hat unter Umständen einen Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Obenstehende Grafik zeigt eine Schräg-V Anordung mit Vor-und Rücklaufmessung,
um den Einfluss des jeweils ausgebildeten Strömungsprofiles zu eleminieren.

Die Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich zu:

vm = (1 / tdn - 1 / tup) * L / 2 * cos a Dt = (tdn - tup)

deltat Differenzzeit s
tup Schallgeschwindigkeit in Strömungsrichtung m/s
tdn Schallgeschwindigkeit gegen Strömungsrichtung m/s
cos a Einstrahlwinkel in der Flüssigkeit Grad°
L Länge des Schallweges mm