Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 430

messanlagen lassen sich i. d. R. an der Nichteinhaltung einer oder mehrerer Res-
triktionen erklären.
Insgesamt stellt die Ultraschall-Laufzeitmessung eine inzwischen etablierte
Technik dar, die aber auf Grund der für die messtechnische Nutzung von Ultra-
schall nicht untypischen Einschränkungen kein „Allround-System“ ist. Neuere
Entwicklungen (z. B. kabellose Anlagen) können die ansonsten relativ hohen
Investitionskosten erheblich reduzieren und so ihre Akzeptanz in Zukunft er-
höhen.

5.5.4 Ultraschall-Doppler-Verfahren

5.5.4.1 Messprinzip

Beim Ultraschall-Doppler-Prinzip, das in Kap. 4.6.2 im Zusammenhang mit seiner
Nutzung zur mobilen Durchflussmessung eingehend vorgestellt wurde, wird die
Schall reflektierende Wirkung von im Wasser befindlichen Partikeln genutzt. Die
reflektierten Schallwellen weisen eine andere Frequenz als die ursprünglich ausge-
sandten auf (s. Abb. 5.75 ). Diese Frequenzverschiebung, auch Dopplerverschiebung
genannt, ist proportional zur Geschwindigkeit der reflektierenden Teilchen. Hierbei
wird vereinfachend die Transportgeschwindigkeit der Partikel mit der sie tragenden
Strömungsgeschwindigkeit gleichgesetzt. Da die Frequenz des ausgesandten Ultra-
schalls in Wasser bekannt ist (1.480 m/s bei 20 °C) kann darüber hinaus die Zeit
gemessen werden, die eine Schallwelle auf ihrem Wege zum Sender benötigt und
damit die Entfernung des Partikels bestimmt werden.
Auf diese Weise kann auch die Verteilung der Fließgeschwindigkeit in einem
Messquerschnitt bestimmt werden. Dieses Messprinzip liegt u. a. den ADCP-Mess-
geräten (Kap. 4.6.2) zugrunde.

5.5.4.2 Messtechnik

Will man das Messprinzip zur kontinuierlichen Durchflussmessung nutzen, gibt es
zwei unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten:

• Installation der Ultraschallwandler auf der Gewässersohle und fortlaufende Ab-

tastung des darüber strömenden Wasserkörpers (Abb. 5.91 ). Diese vertikale An-
ordnung wird bevorzugt in Kanälen, z. B. in Kläranlagen und Entsorgungsnet-
zen, und Gewässern geringer Breite eingesetzt.

• Installation des oder bei Mehrebenenanlagen der Ultraschallwandler senkrecht

an einem der Ufer und Senden der Schallwellen in horizontaler Richtung in
den Wasserkörper hinein (Abb. 5.75 ). Diese Anordnung wird auch Horizontal-
ADCP oder Side Looking-ADCP genannt; sie kann dann, wenn sie als Index-
Verfahren nur einen Ausschnitt des Gesamtgewässers erfasst (vgl. Abb. 5.75 ),