Geoscience Reference
In-Depth Information
Eine Wassertemperatur änderung von ±1 °C ergibt z. B. eine Geschwindigkeits-
änderung von ±0,25 %; eine Salzgehalts änderung um ±3 ppt bewirkt eine Ge-
schwindigkeitsänderung in der gleichen Größenordnung. Dies bedeutet, dass diese
systemimmanenten Einflussgrößen beim Messprozess berücksichtigt bzw. kompen-
siert werden müssen.
Nach Bonfig ( 2002 ) kann das Verfahren darüber hinaus von Änderungen und
Driften der Sendefrequenz und der Schallgeschwindigkeit beeinflusst werden und
die gemessenen Signale geben per se keine Aussage über die Strömungsrichtung,
was bei Messstellen mit zeitweiser Rück- und Unterströmung (z. B. in Schifffahrts-
kanälen zwischen zwei Stauhaltungen) zu Problemen führen kann.
Die aufgezeigten Probleme stellen hohe Anforderungen an die Messgeräteent-
wicklung, sind jedoch durch gezielten Einsatz digitaler Sensorik und weiterentwi-
ckelter Signalverarbeitungstechnik, hier insbesondere durch die Anwendung des
Puls-Doppler-Verfahrens in Kombination mit dem Korrelationsverfahren , heute
weitgehend gelöst.
Da diese beiden Verfahren bei allen Ultraschall-Doppler-Anwendungen, d. h.
sowohl bei mobilen (Kap. 4.5.6 und 4.6.2) als auch bei kontinuierlich arbeitenden
Geräten (s. Kap. 5.5), zum Einsatz kommen, sollen sie hier vorgestellt werden:
4.5.6.4 
 Ultraschall-Puls-Dopplerverfahren
Analog zur Anwendung beim Puls-Radar zur Laufzeitmessung (s. Kap. 3.5.6)
arbeitet das Ultraschall-Puls-Dopplerverfahren; es werden Ultraschallfrequenzbün-
del definierter Länge in kurzen Pulsen ausgesendet. Im Gegensatz zum Mikrowel-
len-Puls-Radar, bei dem Millionen von Pulsen pro Sekunde abgestrahlt werden,
sind es bei Ultraschall-Pulsdopplern wegen der geringeren Sendefrequenz „nur“
einige Hundert Signale pro Sekunde. Um diesen periodisch in bekanntem Zeitab-
stand wiederkehrenden Prozess kontrolliert ablaufen zu lassen, bedarf es einer sehr
stabilen Quarzzeitmessung, die i. d. R. im Sensorkopf integriert den Messprozess
steuert. Unter Kenntnis der temperaturkompensierten Schallgeschwindigkeit c ( c =
1.480 m/s in Wasser bei 20 °C) lässt sich auf diese Weise den einzelnen Messungen
ein Messort (Messfenster) zuordnen. Diese Technik ist von großer Bedeutung bei
Ultraschall-Doppler-Strömungsmessern, die integrierend einzelne Strömungsprofi-
le bzw. Gesamtquerschnitte erfassen (vgl. ADCP u. Ä. in Kap. 4.6.2). (Details zum
Ultraschall-Puls-Doppler, s. Teufel 2004a und Siedschlag 2006).
4.5.6.5 
 Korrelationsverfahren
Nach Mesch ( 1992 ) beruht der Grundgedanke des Korrelationsverfahrens auf der
Messung der Laufzeit T zwischen zwei festen Messpunkten, die in einem Abstand
L in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind (s. Abb. 4.26a ); an den
beiden Messpunkten werden entsprechende Signale erfasst (s. Abb. 4.26b ). Die ge-
suchte Geschwindigkeit v ist dann
Search WWH ::




Custom Search