Ein Doppler-Durchflussmesser ist eine Art Ultraschall-Durchflussmesser. Diese Geräte verwenden ein wissenschaftliches Prinzip namens Doppler-Effekt, um den Volumenstrom durch ein Rohr zu messen. Dies funktioniert so, dass der Doppler-Durchflussmesser außen auf das Rohr geklemmt wird, damit er den Durchfluss nicht stört, wie es bei anderen Durchflussmessern erforderlich ist.
Doppler-Durchflussmesser verwenden die Frequenz eines Ultraschallstrahls, um die Durchflussmenge einer Flüssigkeit zu bestimmen. Diese Messung ist aufgrund des Doppler-Effekts möglich, der Anfang des 1800. Jahrhunderts vom österreichischen Wissenschaftler Christian Johann Doppler entdeckt wurde. Im Wesentlichen besagt der Doppler-Effekt, dass die Frequenz von Schallwellen abhängig von der Bewegung des Schallempfängers oder der Schallquelle relativ zum Medium, in dem sich der Schall ausbreitet, variiert. In diesem Fall das Medium, in dem sich die Welle bewegt in ist die Flüssigkeit, die durch das Rohr fließt.
Damit ein Doppler-Durchflussmesser richtig funktioniert, muss die Flüssigkeit Partikel oder Blasen enthalten, so dass er für schmutzige Flüssigkeiten gut funktioniert, aber für sauberes Wasser nicht sehr effektiv ist. Der Durchflussmesser sendet ein Ultraschallsignal aus, das von den Partikeln und Blasen reflektiert wird, wodurch sich die Frequenz des Signals ändert. Diese Frequenzverschiebung wird vom Durchflussmesser gemessen.
Ein Doppler-Durchflussmesser wandelt die gemessene Frequenzverschiebung in einen Volumendurchfluss um. Die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr wird aus der Frequenzverschiebung, der ursprünglichen Frequenz des Ultraschallsignals, der Schallgeschwindigkeit durch das Sendematerial und dem Sinus des Einfallswinkels des Signals in die Flüssigkeit berechnet. Ist die Geschwindigkeit bekannt, lässt sich der Volumenstrom leicht durch Multiplikation der Geschwindigkeit mit der Rohrfläche berechnen.
Doppler-Durchflussmesser können entweder einen oder zwei Sensoren haben. Beide Typen enthalten sowohl einen Sender als auch einen Empfänger, aber in einem Doppler-Durchflussmesser mit einem Sensor sind sie in einem Sensor enthalten. Reflektierende Partikel in der Flüssigkeit reflektieren das übertragene Signal zurück zum Empfänger. Bei einem Durchflussmesser mit zwei Sensoren werden Sender und Empfänger an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs geklemmt.
Doppler-Durchflussmesser können eine gute Überwachungsoption sein, da sie den Fluss nicht stören und wenig Wartung erfordern. Darüber hinaus können sie schnelle und genaue Durchflussmessungen an vielen Arten von Flüssigkeiten unter einer Vielzahl von Temperatur- und Durchflussbedingungen durchführen. Andererseits muss die Flüssigkeit Blasen oder Partikel enthalten, damit das Messgerät ordnungsgemäß funktioniert, und ausgekleidete oder Edelstahlrohre können das Messumformersignal stören und die Genauigkeit der Messungen verringern.