Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente ...

eingesetzt. Die Schwallversuche wurden in der Regel jeweils für 4 Werte des Rohr-
leitungs-Gefälles, und zwar 5, 10, 15 und 20mmlm durchgeführt [2].
Die Meßeinrichtung bestand aus den beiden Ultraschall-Meßstellen MI und M2
sowie dem Ultraschall-Prüfgerät USIP 20. Die Meßstellen MI und M2 enthielten
sog. Ultraschall-Senkrecht-Prüfköpfe, die als Sender und Empfänger für die Ultra-
schallwellen arbeiteten. Sie enthielten jeweils einen piezoelektrischen Ultraschall-
Sende-Empfangswandler als aktives Element und wurden von außen und unten an
der Rohrleitung angeklemmt. Der Meßort konnte in Rohr-Längsrichtung sowie am
Rohrumfang in einfacher Weise verschoben werden. Für die Versuche jedoch wa-
ren die Meßstellen M1 und M2 in der Regel in eiem Abstand von etwa L=4m von-
einander angebracht. Die Abstände der Meßstellen von der Einspeisungsstelle bzw
von der Mitte der Falleitung betrugen etwa A=B=0,5m.
lnfolge des sehr niedrigen Leistungsniveaus der hier angewendeten Ultraschallwel-
len (im pW-Bereich) und der Clamp-on-Technik ist jede störende oder schädigende
Beeinflussung der Wasserströmung, des Prüfstandes und des Bedienungsperso-
nals durch die Meßeinrichtung ausgeschlossen.
4. Messung und Registrierung der Füllhöhe
Zur Bestimmung der Füllhöhe h wurde die Laufzeit te der Ultraschallwellen vom
Prüfkopf zur Flüssigkeitsoberflache im Rohr und zurück mittels der Monitore des
Ultraschall-Prüfgerätes ausgewertet (sog. Primär-Echo). Da der Prüfkopf außen am
Rohr angebracht war, mußte die Rohrwandstärke und die Schallgeschwindigkeit in
der Rohrwandung bei der Auswertung berücksichtigt werden. Die Laufzeitmessung
erfolgte in Abständen von etwa I ms. Dadurch wurde eine gute Auflösung des zeitli-
chen Verlaufs der Füllhöhe erreicht.
Die Laufzeit der Ultraschallwellen wurde auf eine quasi-analoge elektrische Mell-
Spannung Uoco im Bereich (0 ... 5)V abgebildet. Die Meßspannung UDco ist somit der
Füllhöhe h proportional. Dieser Spannungsverlauf wurde mittefs eines digitalen
Speicher-Oszilloskopes (DSO) aufgezeichnet, in einem PC digital abgespeichert
und softwaregestützt ausgewertet.
5. Auswertung der Füllhöhenmessungen
Bild 3 zeigt den Verlauf der Meßspannung UDSo als Funktion der Zeit t für die Meß-
stellen MI und M2. Wellen, Drall, Strömungs-Turbulenzen sowie in die Strömung
eingebrachte Testkörper haben typische Echoerscheinungen zur Folge, die bei der
Auswertung zu berücksichtigen waren.
Die Aufzeichnung der Füllhöhen beginnt am linken Rand des Diagramms in Bild 3.
Dieser Start der Registrierung (sog. Triggerzeitpunkt) erfolgt automatisch, sobald
nach Auslösung des Schwailströmungsvorganges die Spülwasserhöhe in der Rohr-
leitung an der Uitraschall-Meßstelle MI die sog. Triggerschwiie erreicht hat. Diese
entspricht einer Ffüssigkeitshöhe von etwa 8-10 mm. Die Dauer des transienten
Strömungsvorganges von diesem Triggerzejtpunkt bis zum Durchtritt des letzten der
vier eingesetzten Prüfkörper nach DIN 7385 (S. 12 ff.) oder der 50 Prüfkugeln nach