Messung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 175


a + b


e

U a

(4.28)

v = [m / s]

T S − T F

mit

a , b , e = Konstanten, die von den physikalischen Randbedingungen abhängen und
durch Kalibrierung bestimmt werden.

4.5.10.2 Messgeräte

Der Hitzdraht-Sensor (s. Abb. 4.47 ) besteht aus einem Keramikkörper aus dem
zwei Haltespitzen herausragen. An diese ist der Hitzdraht angeschweißt. Es wer-
den sehr dünne Drähte mit einem Durchmesser von 2,5-10 μm eingesetzt; als
Material werden Metalle mit einem möglichst hohen Temperaturkoeffizienten
verwendet, wie z. B. Platin, Nickel, Wolfram und weitere Legierungen bis hin
zu Vergoldungen. Die Länge des Drahts ist mindestens das 200-fache des Durch-
messers. Über ein Kabel wird die elektrische Verbindung zur Wheatstoneschen
Brücke hergestellt.
Neben diesen Standardsonden gibt es auch 3D-Sonden, mit denen mehrdimen-
sionale Strömungen gemessen werden können oder Zweidrahtsonden, die Strö-
mungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung in einer Messung erfassen können;
letztere Sensoren beruhen übrigens auf Untersuchungen von Prandtl (1946) an be-
heizten Zylindern mit Schräganströmung.
Für den Betrieb von Hitzdrahtsensoren gibt es zwei grundsätzlich unterschied-
liche Verfahren:

a) Constant Current Anemometry (CCA), bei der die Heizspannung des Hitzdrahts
konstant gehalten und der durch die Abkühlung veränderte Widerstand und die
damit am Sensor abfallende Spannung gemessen wird,
b) Constant Temperature Anemometry (CTA), bei der die Temperatur und damit
der Widerstand des Hitzdrahts durch sehr schnelle Regelkreise konstant gehal-
ten und der Heizstrom als Maß für die Geschwindigkeit gemessen wird. Dieses
Verfahren, obwohl es technisch aufwändiger ist, wird heute bei Strömungsmes-

Abb. 4.47 Hitzdrahtane-
mometer. (Foto: Archiv
des Franzius-Instituts für
Wasserbau und Küsteninge-
nieurwesen der Universität
Hannover)