Kontinuierliche Erfassung des Durchflusses - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 442

in natürlichen Gewässern durch die Reihenschaltung der elektrischen Widerstände
des bewegten Wassers (Spannungsquelle mit Innenwiderstand) und des ruhenden
Flussbetts die Signalspannungsquelle belastet wird, was sich in einem zusätzlichen
Dämpfungsfaktor äußert (Nach Bonfig 1992b ).
Um zu verhindern, dass das elektrische Signal einer derart ungeschützten Mess-
anordnung im Hintergrundrauschen untergeht, kämen daher zur Erzeugung einer
ausreichend hohen Nutzspannung nur extrem große Flüsse mit mindestens 1.000 m
Breite und hohen Fließgeschwindigkeiten in Frage. Während sich in geschlossenen
Rohrleitungen das Messmedium auf Grund mehr oder weniger großer Druckdiffe-
renzen schnell durch die Leitung bewegt, fließt es in Freispiegelgerinnen bei gerin-
geren Höhendifferenzen meist sehr viel langsamer. Um also auch in kleinen offenen
Gerinnen eine zu Durchflussmesszwecken ausreichende Spannung induzieren zu
können, muss auf elektromagnetischem Weg mit einer Spule künstlich ein mög-
lichst starkes, homogenes Feld erzeugt werden.
In der praktischen Anwendung wird das Magnetfeld durch Magnetfeldspulen
erzeugt, die mit Netzwechselspannung oder pulsierender Gleichspannung betrieben
werden. Die induzierte Spannung kann mit metallischen Elektroden abgegriffen
und gemessen werden.
Will man dieses physikalische Messprinzip zur Messung der Strömungsge-
schwindigkeit frei fließender Gewässer nutzen, ist zu beachten, dass zum einen die
Spannung genügend hochohmig gemessen wird, damit kein nennenswerter Strom
zwischen den beiden Elektroden fließt, denn dadurch würden die Messergebnisse
von der Leitfähigkeit des Wassers abhängig; zum anderen muss durch periodisches
Umkehren der Richtung des magnetischen Felds zwischen den beiden Elektroden
eine Polarisation auf Grund elektrochemischer Prozesse verhindert werden (Bonfig
2002 ).
Die Filterung anderer, stochastisch auftretender Störspannungen (Hintergrund-
rauschen) ist jedoch bei MID im Allgemeinen und bei offenen Gerinnen im Beson-
deren bei elektromagnetisch nicht abgeschirmter Anordnung ein besonderes Prob-
lem. Es stellt sich daher in erhöhtem Maße die Frage nach der elektromagnetischen
Verträglichkeit des Systems. Ein 50 Hz-Brummspannungsanteil aus der Netzfre-
quenz kann auch durch mittelnde Messwertaufnahme mit einer Torzeit von 20 ms
nur zum Teil kompensiert werden. In unmittelbarer Nähe starker Rundfunksender,
Transformatoren, Hochspannungsleitungen, Bahnlinien etc. ist vor der Installation
einer Messanlage die umgebende Störstrahlung unbedingt zu überprüfen. Auch das
Störfeld der später im Betrieb der Anlage hinzukommenden Spannungsversorgung
sollte in derartige Überlegungen mit einbezogen werden.
Grundsätzlich strebt man bei der magnetisch-induktiven Durchflussmessung ein
durchflussproportionales elektrisches Ausgangssignal an. Bei den bekannten MID-
Systemen für voll durchströmte Rohre ist dies aus der Grundgleichung U = B · L · v m
(Gl. (5.68)) bei vorausgesetztem homogenen Magnetfeld grundsätzlich ohne weite-
re Korrekturmaßnahmen der Fall.
Da sich in offenen Gerinnen der Wasserstand ändert, genügt hier die reine Ge-
schwindigkeitsmessung nicht. Zusätzlich wird eine Pegelmessung erforderlich.