Durchflussmessung mit Differenzdrucksensoren
Die genaue Überwachung des Durchflusses von Gasen und Flüssigkeiten ist eine wichtige Anforderung in Branchen wie HLK und Gebäudeautomation bis hin zu Medizintechnik und industrieller Verarbeitung. Eine der robustesten und am weitesten verbreiteten Methoden für diese Aufgabe ist die Durchflussmessung mit Differenzdrucksensoren. Diese Sensoren bieten eine präzise, zuverlässige und wartungsfreundliche Leistung, insbesondere in Anwendungen, in denen Durchflussraten mit minimalem Druckverlust und maximaler Langzeitstabilität überwacht werden müssen.
Wie die Durchflussmessung über Differenzdrucksensoren funktioniert
Die Durchflussmessung mit einem Differenzdrucksensor nutzt das Bernoulli-Prinzip, indem sie eine messbare Druckänderung (Δp) innerhalb eines Durchflusssystems durch eine definierte Drosselstelle wie eine Blende, ein Venturi-Rohr oder ein Laminarströmungselement erzeugt. Diese Druckdifferenz, die von einem Differenzdrucksensor in einem Bypasskanal gemessen wird, ist proportional zum Volumenstrom (Q bzw. V̇ ). Daraus lässt sich der Massenstrom (ṁ) berechnen, wenn die Dichte des gemessenen Mediums bekannt ist. Dazu sind zusätzliche Messungen der Temperatur und des Luftdrucks erforderlich.
Da laminare Strömungselemente ein Geschwindigkeits-Druck-Verhältnis erzeugen, das als linear angesehen werden kann, ist dies für viele Anwendungen die bevorzugte Messmethode. Für zylindrische Rohre beschreibt die Hagen-Poiseuille-Gleichung die Beziehung zwischen der Druckdifferenz und dem resultierenden Volumenstrom einer homogenen Newtonschen Flüssigkeit mit der dynamischen Viskosität η, die laminar durch ein Rohr mit dem Radius r und der Länge l fließt. Je nach Anwendungsdesign kann es erforderlich sein, Differenzdrücke von nur 1 mbar und weniger zu messen.
Durch Integration der Durchflussrate über die Zeit kann auch das Gesamtvolumen, beispielsweise das Luftvolumen in Atmungssystemen, bestimmt werden.
Ideal für niedrige Druckbereiche und empfindliche Durchflussanwendungen
Differenzdrucksensoren mit sehr niedrigen Messbereichen – bis hinunter zu wenigen Millibar – eignen sich besonders gut für Anwendungen, bei denen der Druckabfall minimal sein muss. Dies ist entscheidend, um Folgendes sicherzustellen:
- Minimale Atemanstrengung für Patienten unter medizinischer Beatmung
- Geringer Energieverlust in HLK- und Klimatisierungssystemen
- Minimale Systembeeinträchtigung bei der Überwachung in Laboren oder in der Industrie
Für diese Anwendungsfälle müssen Sensoren eine außergewöhnliche Messempfindlichkeit, Langzeitstabilität und Basisgenauigkeit aufweisen. In medizinischen Atemgeräten beispielsweise muss der bidirektionale Fluss während der Ein- und Ausatmung mit hoher Nullpunktstabilität erfasst werden, um selbst kleinste Atmungssignale zu erkennen.
Anwendungsbeispiele
Warum alle Sensoren?
Die Durchflussmessung mit Differenzdrucksensoren wird in verschiedenen Branchen eingesetzt:
- Medizintechnik: Atemparameter in Beatmungsgeräten und Spirometern
- HLK-Systeme: Überwachung des Luftstroms in Kanälen zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Systemsteuerung
- Filterüberwachung: Erkennung eines erhöhten Strömungswiderstands bei verstopften Filtern
- Verfahrenstechnik: Durchflussüberwachung von Flüssigkeiten und Gasen in Rohrleitungen
- Umwelt- und Laborausstattung: Überwachung von Laminar-Airflow- oder Abluftsystemen
All Sensors ist auf hochempfindliche Differenzdrucksensoren mit extrem niedrigem Druck und fortschrittlicher MEMS-Technologie spezialisiert. Unsere membranbasierten, patentierten CoBeam²™- und Dual-Die-Designs bieten überragende Stabilität, Wiederholbarkeit und keine Verstopfungsgefahr. Wir bieten auch maßgeschneiderte Sensorlösungen, die genau auf Ihre Durchflussbedingungen zugeschnitten sind – sei es für mobile medizinische Geräte, kompakte HLK-Anlagen oder komplexe industrielle Systeme.
Ihre Vorteile mit Differenzdrucksensoren von All Sensors:
- Maximale Empfindlichkeit auch bei niedrigsten Drücken
- Erhältlich mit digitalen Schnittstellen für eine einfache Integration
- Geringer Stromverbrauch für mobile und batteriebetriebene Systeme
- Kundenspezifische Anpassungen und kompakte Designs auf Anfrage
- Membranbasiert: kein Durchfluss mit Verstopfungsrisiko
Let’s Talk About Your Flow Measurement Project
Die Wahl des richtigen Differenzdrucksensors ist entscheidend für eine genaue und langfristige Durchflussüberwachung. Unsere Experten unterstützen Sie bei der Auswahl der richtigen Technologie, der Integration des Sensors in Ihr System und sogar bei der Anpassung des Sensors an Ihre spezifische Anwendung.
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