Präzise Konzentrationsmessung mit dem US-ICC TOF 1500

In vielen industriellen Prozessen ist die exakte Bestimmung der Konzentration oder Dichte von Flüssigkeiten entscheidend für Produktqualität, Prozessstabilität und Effizienz. Das Messsystem US-ICC TOF 1500 bietet hierfür eine hochpräzise Inline-Lösung auf Basis moderner Ultraschalltechnologie. Durch die Messung der Schallgeschwindigkeit im Medium ermöglicht das System eine zuverlässige und kontinuierliche Analyse direkt im Prozess.

Funktionsprinzip: Time-of-Flight-Messung

Das US-ICC TOF 1500 arbeitet nach dem sogenannten Time-of-Flight-Prinzip (TOF). Dabei werden Schallimpulse im niedrigen Kilohertz-Bereich durch das Messmedium geschickt. Die Zeit, die ein Ultraschallimpuls benötigt, um eine definierte Strecke im Medium zurückzulegen, wird präzise gemessen.

Der Sensor besitzt einen gabelartigen Messkopf. Zwischen den beiden Zinken der Gabel wird ein Schallimpuls von eine Sender erzeugt und vom Empfänger detektiert. Aus der gemessenen Laufzeit des Signals kann die Schallgeschwindigkeit im Medium bestimmt werden.

Die Schallgeschwindigkeit ist eine stoff- und konzentrationsabhängige physikalische Größe. Dadurch lässt sich aus dem Messwert direkt auf Eigenschaften wie:

• Konzentration

• Dichte

• Brix-Wert

• oder andere medienabhängige Einheiten

schließen. Das Ergebnis ist eine kontinuierliche und hochauflösende Inline-Messung.

Aufbau des Messsystems

Das Messsystem besteht aus vier zentralen Komponenten:

• Transmitter (Auswerteeinheit)

• Sensor

• Verbindungskabel

• Prozessanschluss

Diese modulare Struktur ermöglicht eine flexible Integration in unterschiedlichste Anlagen und Prozessumgebungen.

Kompakter Transmitter mit integrierter Signalverarbeitung

Das Herzstück des Systems ist der kompakte Transmitter. Er erzeugt das Ultraschallsignal, verarbeitet die Messdaten und stellt die Ergebnisse übersichtlich dar.

Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören:

• kompakte Bauform mit integriertem Generator für niederfrequente Ultraschallsignale

• Umwandlung der digitalen Messsignale in direkt nutzbare Prozesswerte

• 4,3-Zoll TFT-Farbdisplay (480 × 272 Pixel)

• Soft-Touch-Bedienfeld mit vier Tasten

• übersichtlich strukturierte und mehrsprachige Menüs

Für die Integration in bestehende Automatisierungssysteme stehen verschiedene Schnittstellen zur Verfügung:

• 4–20 mA Analogausgang

• digitale Kommunikation über Profibus oder Profinet (optional)

Zusätzlich bietet der Transmitter praktische Service- und Datenfunktionen:

• USB-2.0-Schnittstelle für Softwareupdates, Datenübertragung und Kalibrierung

• SD-Karten-Slot zur Speicherung von Messdaten und Parametereinstellungen

Sensorvarianten für unterschiedliche Rohrleitungen

Für verschiedene Prozessanforderungen stehen zwei Sensortypen zur Verfügung.

Sensortyp 1 – Varivent-Sensor für kleinere Rohrleitungen

Dieser Sensor ist für Rohrleitungen ab DN40 ausgelegt und wird über eine Varivent-Flanschverbindung installiert. Die Messgabel besteht aus Edelstahl 1.4571 (AISI 316 Ti) und eignet sich damit auch für anspruchsvolle Prozessmedien.

Sensortyp 2 – Flanschsensor für größere Leitungen

Für größere Rohrdurchmesser steht eine Sensorvariante mit DN65- oder DN80-Flanschanschluss zur Verfügung. Diese Ausführung ermöglicht eine stabile Installation in Anlagen mit höheren Volumenströmen.

Messablauf im Detail

Die Installation und Kalibrierung des US-ICC TOF 1500 sind vergleichsweise einfach, sobald die technischen Rahmenbedingungen des Prozesses definiert sind.

Der Messprozess läuft in mehreren Schritten ab:

1. Der Sender erzeugt Ultraschallimpulse.

2. Die Impulse breiten sich durch das Messmedium aus.

3. Ein Empfänger registriert das ankommende Signal.

4. Das System berechnet die Laufzeit der Schallimpulse.

Die Laufzeit wird in Mikrosekunden (µs) gemessen und anschließend in Schallgeschwindigkeit (m/s) umgerechnet. Diese Rohdaten bilden die Grundlage für die weitere Auswertung.

In der Auswerteeinheit werden die Rohsignale in anwendungsspezifische Prozesswerte umgerechnet, beispielsweise:

• Masseprozent (Mass %)

• Volumenprozent (Volume %)

• Brix

• oder andere medienabhängige Einheiten

Anwendungen – Konzentration von Flüssigkeiten

Vorteile der Inline-Schallgeschwindigkeitsmessung

Die Messung der Schallgeschwindigkeit bietet mehrere Vorteile gegenüber klassischen Analyseverfahren:

• kontinuierliche Inline-Messung ohne Probenentnahme

• schnelle Reaktionszeit

• hohe Messgenauigkeit

• robuste Sensorik für industrielle Anwendungen

• einfache Integration in bestehende Prozessleitsysteme

Dadurch eignet sich das System besonders für Anwendungen, bei denen Konzentrationen oder Stoffzusammensetzungen in Flüssigkeiten zuverlässig überwacht werden müssen.

Fazit

Mit dem US-ICC TOF 1500 steht ein leistungsfähiges Messsystem zur Verfügung, das die Schallgeschwindigkeit von Flüssigkeiten präzise erfasst und daraus wichtige Prozessparameter ableitet. Die Kombination aus robuster Sensorik, kompakter Auswerteeinheit und flexiblen Schnittstellen macht das System zu einer vielseitigen Lösung für moderne Prozessanalytik.

Unternehmen profitieren von einer kontinuierlichen und präzisen Überwachung ihrer Medien – direkt im Prozess und in Echtzeit.