Messung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 156

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Fließhöhenmessung
[A] Luftschall (top down) oder
[B] Wasserschall (bottom up)

V [B]

V mittel V max

Abb. 4.35 Prinzip des Ultraschall-Doppler-Strömungsprofilers. (Nach Teufel 2004a )

gemessene Temperatur) und Wahl der Sende-/Empfangsfrequenz der Schallwand-
ler kann der Messort im Querschnitt festgelegt und damit dem Empfangssignal
ein definiertes Fenster zugeordnet werden. Die ermittelte Frequenzverschiebung
des Ultraschallsignals in diesem so festgelegten Fenster über das Korrelations-
verfahren ist damit ein Maß für die dort vorhandene Strömungsgeschwindigkeit.
(Auf diese Weise können z. B. bei dem Nivus PCM Pro in bis zu 16 „Fenstern“
Fließgeschwindigkeiten ermittelt und damit das Geschwindigkeitsprofil bestimmt
werden).
Der technische Aufbau portabler Ultraschall-Doppler-Strömungsprofiler besteht
analog zu den Strömungssonden aus einem Sensor mit ein oder zwei Ultraschall-
wandlern. Der Sensor hat i. d. R. Keilform und ist im Grunde genommen von den
stationär arbeitenden Systemen der verschiedenen Hersteller für den portablen Ein-
satz übernommen worden, so verwendet z. B. das PCM 4 von Nivus den gleichen
Sensor wie das PCM Pro. In die Sensoren sind die elektronischen Bauteile zum
Erfassen und Auswerten der Signale ebenso integriert wie bei den mobilen Punkt-
strömungsmessgeräten. Die Bediengeräte liefern über Akkus (12 V) die Stromver-
sorgung für das gesamte Messsystem und speichern die von der Sensorik geliefer-
ten und weiterverarbeiteten Messsignale zu Fließgeschwindigkeit v , Wasserstand h
und ggf. Durchfluss Q .
Der Messbereich der Strömungsprofiler wird mit Geschwindigkeiten von bis zu
6 m/s angegeben, die Messunsicherheit bzgl. Fließgeschwindigkeit mit 1 % vom
Messwert unter der Voraussetzung, dass eine automatische Temperaturkompensa-
tion durchgeführt wird.
Häufig sind die keilförmig ausgebildeten „Mäuse“ zusätzlich mit einem Hö-
hensensor (Druck oder Ultraschall) ausgerüstet (wie z. B. in Abb. 4.35 ), so dass
auch der Durchfluss eines Teilquerschnitts oder je nach Gewässergröße der Ge-
samtdurchfluss direkt ermittelt werden kann. Damit nehmen diese Messgeräte eine
„Mittlerposition“ ein und könnten auch den Systemen in Kap. 4.6, die integrierend
die mittlere Gesamtquerschnittsgeschwindigkeit erfassen, zugeordnet werden. Um-
gekehrt ermöglichen die in Kap. 4.6.2 vorgestellten ADCP-Messgeräte auch die
Erfassung der mittleren Fließgeschwindigkeit einzelner Lotrechten, hier wäre ex-