Effekte der multimodalen Wellenausbreitung in Ultraschall-Clamp-On-Systemen
- Event
- 10. Dresdner Sensor-Symposium 2011
2011-12-05 - 2011-12-07
Dresden - Chapter
- Chemische Verfahrenstechnik II
- Author(s)
- U. Hempel, S. Woeckel, J. Auge - Magdeburg
- Pages
- 155 - 158
- DOI
- 10.5162/10dss2011/10.1
- ISBN
- 978-3942710-53-4
- Price
- free
Abstract
Im Rahmen industrieller Anwendungen bietet die nicht-invasive Clamp-On-Konfiguration von Ultraschall-Messsystemen die Möglichkeit der Prozessanbindung an bereits im Betrieb befindliche Reaktoren oder Rohrsysteme, ohne den Prozess stoppen zu müssen. Trotz unkomplizierter und kostengünstiger Inbetriebnahme birgt das Prinzip auch Nachteile, da aufgrund von Mehrfachreflexionen an den Grenzflächen oder sekundären Ausbreitungswegen über die Rohrwand (Festkörper-Störschall) unerwünschte (Stör)-Signale entstehen, die die gesuchten Signalinformationen überlagern können. Die genaue Erfassung der eigentlichen Messgröße ist dadurch erheblich erschwert, im Extremfall sogar unmöglich. Um die Zuverlässigkeit der Clamp-On-Systeme zu verbessern und Störgrößen sicher vom gesuchten Nutzsignal trennen zu können, ist eine anspruchsvolle Signalanalyse sowie genaue Kenntnis aller Ausbreitungswege in Abhängigkeit von der Ultraschallwandlerposition und der jeweiligen Ausbreitungseigenschaften notwendig.
Der Beitrag adressiert folglich Phänomene der multimodalen Clamp-On-Schallausbreitung in flüssigkeitsgefüllten Rohren und stellt dabei als konkrete Anwendung die Ultraschall-Tomografie zur ortsaufgelösten Prozesscharakterisierung in den Mittelpunkt, welche die Applikation mehrerer über den Umfang verteilter Wandler erfordert. Auf Basis einer reduzierten Modellierung werden mögliche Ausbreitungspfade, Schall-Laufzeiten und Mehrfachreflexion im Rohr abgeschätzt. Mit Hilfe ergänzender FEM-Analysen soll der Einfluss von Modenkonversionseffekten auf das Messsignal beurteilt und so störende, oftmals dominierende Anteile im Gesamtsignal bewertet werden. Dabei ist von Interesse, inwieweit die Veränderung bestimmter Parameter der Impulsantwort entlang einer definierten Übertragungsstrecke vorhergesagt oder Zeitfenster im aufgezeichneten Messsignal, in denen keine signifikanten Störeffekte (Mehrfachreflexion, dispersive Schallausbreitung) auftreten, identifiziert werden können. Die Arbeiten sollen so dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Clamp-On-Messsysteme zu verbessern und eine größere Toleranz gegenüber
unerwünschten (Stör-)Signalen zu erreichen.