Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 431

Abb. 5.91 Ultraschall-Doppler-Messung mit auf der Gewässersohle montiertem Ultraschall-
wandler. (Nivus Typ OCM Pro CF)
unter bestimmten hydraulischen Randbedingungen auch für größere Gewässer
eingesetzt werden.
a) Vertikale Ultraschall-Doppler-Messung von der Gewässersohle aus:
Hierbei sendet ein auf der Gewässersohle installierter Ultraschallwandler fort-
laufend einen kurzen Ultraschallimpuls aus, dieser wird an im Medium vorhan-
denen Teilchen reflektiert. Der Sensor arbeitet im Impulsechobetrieb, d. h. er
schaltet unmittelbar nach dem Sendeimpuls auf Empfang, um das reflektierte
Ultraschallecho zu empfangen. Die empfangenen Echos weisen charakteristische
Bildmuster auf, deren zeitliche Verschiebung mit Hilfe von Kreuzkorrelations-
analyse (s. Kap. 4.5.6) ermittelt werden kann. Je nach eingesetzter Messfrequenz
wiederholt sich dieser Vorgang in dichter Abfolge; z. B. bei dem in Abb. 5.91
dargestellten Keilsensor, der mit einer Frequenz von 1 MHz arbeitet, bedeutet
dies, dass der Messvorgang bis zu 2.000 mal pro Sekunde durchgeführt wird.
Moderne digitale Signalprozessoren (DSP), die in die Sensoren integriert sind,
ermöglichen diese Berechnung in Echtzeit. Da aus der gemessenen Laufzeit des
Impulses mit Hilfe der Schallgeschwindigkeit eine räumliche Zuordnung der
Geschwindigkeit möglich ist, liefern diese Messsysteme als Endergebnis das
Strömungsprofil eines Messquerschnitts.
Neben den keilförmigen Sensoren wie in Abb. 5.91 gibt es auch halbkugelför-
mige Sensoren, äußerlich vergleichbar mit den Sensoren, die beim Ultraschall-
Laufzeit-Verfahren (Kap. 5.5.3) eingesetzt werden. Die heute in der Praxis
eingesetzten Messfrequenzen schwanken zwischen 600 kHz und 1 MHz.