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Verbesserte Wasserdurchflussmessung dank temperaturstabiler Ultraschall-Durchflusssensoren

2018-06-06

Die präzise Wasserdurchflussmessung mit Ultraschall, sowohl in Haushalts- als auch in Industrieanwendungen, kann durch temperaturbedingte Variationen von verschiedenen Parametern beeinträchtigt werden. Der von CeramTec entwickelte 2-MHz-Ultraschall-Durchflusssensor liefert stabile und einheitliche Messergebnisse, reduziert die Null-Durchfluss-Abweichung und erhöht die Genauigkeit von Ultraschall-Messgeräten für Messungen von 0°C bis 130°C.

Die Herausforderung bei der Entwicklung von Ultraschall-Durchflusssensoren für präzise Ultraschall-Zähler besteht in der Stabilisierung der Null-Durchfluss-Abweichung über den gesamten Temperaturbereich hinweg, denn ohne eine stabile Null-Durchfluss-Messung zeigen die Zähler ungenaue Werte an. Diese fehlende Reziprozität zwischen den Ultraschall-Durchflusssensoren kann nichtlinear über den Betriebstemperaturbereich schwanken und auf diese Weise die Wirksamkeit des algorithmischen Kalibrierprofils herabsetzen, was zu einer Verringerung des Aussteuerungsbereiches und der Messgenauigkeit des Ultraschall-Zählers führt.

Das piezokeramische Know-how von CeramTec in Kombination mit der Expertise des Unternehmens in der Wandlerentwicklung hat die verbesserten wassergekoppelten 2-MHz-Wandler hervorgebracht. Die Null-Durchfluss-Abweichung über den Temperaturbereich wurde auf extrem niedrige Werte von 30 ps reduziert, was zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit und einer Ausweitung des Aussteuerungsbereiches führt. Mit diesen Sensoren wurden präzise Messungen für häusliche Anwendungen unter fünf Litern pro Stunde über den gesamten Temperaturbereich durchgeführt.

Die verbesserten Ultraschall-Sensoren können eine branchenführende Empfindlichkeit und Bandbreite vorweisen. Auf einer 150 mm langen, mit Wasser gefüllten Messstrecke konnte eine Empfindlichkeit von -8 dB und eine Bandbreite von 400 kHz bei -3 dB ermittelt werden.

CeramTec verfügt über die notwendige Expertise, die eine maßgeschneiderte individuelle Anpassung der Ultraschall-Wandler an extreme Bedingungen nach Kundenvorgabe ermöglicht.

Oksana Jaroszak, Transducer Engineer bei CeramTec Großbritannien erklärt dazu: „Unsere verbesserten 2-MHz-Sensoren bieten Anbietern von Ultraschall-Wasserzählern die Möglichkeit, präzisere Messergebnisse über einen größeren Aussteuerungsbereich hinweg zu erzielen. Unser Engagement zur stetigen Verbesserung der Produkte unserer Kunden versetzt uns zusammen mit unserer renommierten Ultraschall-Expertise in die Lage, effektivere und qualitativ hochwertigere Ultraschall-Sensoren für die Durchflussmessungsbranche anzubieten.“