Signalverarbeitung in der Ultraschall-Durchflußmessung

Im strömenden Fluid kommen natürliche Strukturen wie Dichte-, Temperatur- oder Geschwindigkeitsschwankungen vor, die einen Ultraschallträger sowohl in der Phase als auch in der Amplitude modulieren. Jeweils zwei in Strömungsrichtung versetzte Ultraschallwandlerpaare erfassen diese Strukturen. Nach einer Demodulation der Empfangssignale kann über eine weiterführende Signalverarbeitung die Laufzeit der Strukturen zwischen beiden Sensorschranken bestimmt werden. Mit Hilfe des bekannten Schrankenabstands läßt sich daraus die Durchflußgeschwindigkeit bestimmen.

Die Informationen über das strömende Fluid befinden sich im Seitenband des modulierten Trägersignals. Mittels Unterabtastung wird die Trägerfrequenz im Spektrum zu Null verschoben, und das Seitenband mit einer Bandbreite von wenigen kHz kann direkt weiterverarbeitet werden. Die Demodulation der Phase und Amplitude erfolgt mittels komplexer Bandpaßabtastung. Messungen haben gezeigt, daß die Phaseninformation für die Signalverarbeitung zu den besseren Ergebnissen führt als die Amplitudeniformation.