Sensorik/Aktorik

7.2.2 Mittelbare Volumenzähler mit Meßflügeln
Turbinenradzähler: Flügelrad auf aerodynamisch geformter Achse wird vom Fluid angetrieben
• Geschwindigkeitserhöhung wegen Querschnittsveränderung
• durch spezielle Schaufelform (Woltman-Rad) ist die Lage des angreifenden Geschwindigkeitsvektors
egal
• ohne Strömungsgleichrichter bis zu 3% Fehler
• hohe Durchflüsse (25000m 3 bei 100 bar)
Flügelradzähler: für kleine bis mittlere Geschwindigkeiten, gute Anlaufeigenschaften
Mehrstrahlzähler: mehrere Eingänge
• großer Druckverlust
• dafür niedrige untere Bereichsgrenze → Haushalt
7.3 Geschwindigkeitsmessung (Anemometer) nach dem Druckprinzip
Bernoulli: Gesamtdruck p = p Stat + ρv 2 /2 = const
Gesamtdruckmessung – Pitorohr: dünnes Rohr (bis 50µm) wird in den Fluidstrom gehalten und der
Druck gemessen; durch entsprechende Kopfform ist der Einströmwinkel kompensierbar
Staudruckmessung – Prandtl-Staurohr: Messung der Differenz zwischen Gesamtdruck (Rohr gegen
Stromrichtung) und statischem Druck (Rohr senkrecht zur Stromrichtung); richtungsempfindlich
Wirkdruckverfahren: Differenzdruckmessung vor und nach einer Drosselkammer (genormte Blende,
Düse, Venturirohr)
• ˙V ∼ A · √∆p/p
(folgt aus der Kontinuitätsgleichung v · A = const und der Bernoulli-
Gleichung)
• Korrekturfaktor αɛ (Durchflußzahl α berücksichtigt den genauen Aufbau, Expansionszahl ɛ
bei kompressiblen Medien)
• recht genau (Fehler 0,6%), aber nur geringer Meßbereich, da ∆p ∼ ˙V 2
Schwebekörper: Körper wird in einem senkrechten konischen Strömungskanal gehalten; Messung der
Höhe, in der der Körper schwebt
• Kräftegleichgewicht Schwerkraft, Auftrieb und Strömungskraft
Markierverfahren: Verfolgen eines Partikels oder einer Luftblase
7.4 Wirbelzähler
• Strömung führt an einem Störkörper zu Wirbelbildung
• Wirbelfrequenz proportional Geschwindigkeit → frequenzmoduliertes Ausgangssignal
• Karmannsche Wirbelstraße wird charakterisiert durch Strouhalzahl und Reynoldszahl
• genau (0,5%), Meßbereich bis 1:100, aber Re > 10 4 erforderlich
• Vorteile: keine mechanisch beweglichen Teile → verschmutzungsunempfindlich; medien- und
Reynoldszahlunabhängig (in einem bestimmten Meßbereich)
• Nachteile: Druckverluste, lange Einlaufstrecke
7.5 Magnetisch-induktive Verfahren
• in leitfähigem Medium, das durch ein Magnetfeld B fließt, wird quer zu B eine Spannung induziert
(E = v × B)
• EMV und galvanischer Abgriff problematisch → Sinussignal
• Meßgenauigkeit bis 1%
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