Surface Acoustic Waves (SAW)
Bürkert Kunden nutzen die SAW-Technologie zur Inline-Durchflussmessung von Flüssigkeiten mit dem innovativen und bewährtem Durchflussmesser Typ 8098 FLOWave. In diesem Glossar-Artikel erfahren Sie mehr über die Grundlagen der SAW-Technologie, das Messprinzip, die Nutzen und Vorteile sowie Beispiele, in denen die diese Technologie bereits seit Jahren erfolgreich angewendet wird.
Grundlagen
Die Abkürzung „SAW“ steht für „Surface Acoustic Waves” (englisch für “akustische Oberflächenwellen“). Es handelt sich also um Wellen, die sich entlang von Oberflächen ausbreiten. Die Art der Ausbreitung ist vergleichbar mit der Wellenausbreitung bei seismischen Aktivitäten wie zum Beispiel einem Erdbeben.
Mittels SAW-Technologie werden diese Oberflächenwellen in miniaturisierter Form künstlich erzeugt. Beim Durchflussmesser FLOWave breiten sich diese Oberflächenwellen nun entlang des Sensormessrohrs aus, womit diese akustische Oberflächenwellen zur Durchflussmessung von Flüssigkeiten genutzt werden können. Den Einsatz von SAWs zur Durchflussmessung hat sich Bürkert patentieren lassen.
Erklärung des SAW-Messprinzips
Die Erzeugung der Oberflächenwellen erfolgt durch sogenannte Interdigitalwandler (auch englisch „interdigital transducer“, kurz: IDTs genannt). Diese sind auf bestimmten Bereichen des FLOWave Messrohrs platziert. Ein mit einer Frequenz im 1 MHz-Bereich ausgesendeter elektrischer Impuls regt die IDTs an, wodurch SAWs erzeugt werden.
Ausgehend von einem so entstehenden Initialzentrum der Anregung breitet sich eine Wellenfront entlang der Rohroberfläche als auch durch das Medium aus. Die Wellenfront wird hierbei auch vom Messrohr „reflektiert“, und wandert so mehrfach durch das im Rohr befindliche Medium.
Detaillierte Beschreibung des im Video gezeigten Ablaufs
Bestimmung von Messwerten
Die Zeitdifferenz der Ausbreitungsdauer des Messsignals in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung der fließenden Flüssigkeit ist zur Fließgeschwindigkeit proportional. Basierend auf diesen Messwerten kann der Volumendurchfluss berechnet werden. Die Temperaturmessung erfolgt durch einen integrierten digitalen Temperatursensor.
Basierend auf den so ermittelten Parametern Temperatur, Dichte, Fließgeschwindigkeit und Volumendurchfluss kann zudem der Massendurchfluss bestimmt werden.
Weitere, aus den Prozesswerten abgeleiteten Sonderfunktionen (Differenzierungsfaktor, Akustischer Übertragungsfaktor, Konzentration von bestimmten Gemischen) bieten zusätzliche Informationen zur jeweiligen Flüssigkeit wie zum Beispiel die Detektion von Gasblasen oder festen Teilen sowie die Erkennung von Medienwechseln.
Vorteile
Basierend auf dem Einsatz der SAW-Technologie ergeben sich zahlreiche Vorteile für die industrielle Durchflussmessung von Flüssigkeiten:
Nur ein Rohr (316L / 1.4435 Edelstahl)
- Keine weiteren medienberührende Teile
- Berührungslose & hygienische Messung
- Keine beweglichen Teile – 100% verschleißfrei
- Keinerlei Verengungen, kein Druckabfall / Druckverlust
Multiparameter-Messung
- Ein einziges Gerät zur Bestimmung mehrerer Parameter
- Reduzierter Aufwand für Device / Asset Management
- Lückenloses Monitoring
- Sonderfunktionen zur Erkennung von Gasblasen, festen Teilen oder Medienwechseln
Robust & Industrietauglich
- Störungen durch Anlagenvibrationen sind durch die hohe Anregungsfrequenz im 1 MHz-Bereich ausgeschlossen
- Keine Beeinflussung der Messung durch magnetische oder elektrische Effekte
- Die Messung ist unabhängig von der Leitfähigkeit des Mediums und somit selbst bei keiner oder niedriger Leitfähigkeit möglich
Kompakt & Leicht
- Reduzierter Platzbedarf ermöglicht Downsizing von Maschinen und Anlagen
- Einfache Installation und Inbetriebnahme
- Keine zusätzlichen Halterungen oder Verstärkungen nötig
- Minimaler Wartungsaufwand z.B. bei vorgeschriebenen Wartungsintervallen
Anwendungsbeispiele
Die SAW-Technologie findet insbesondere im hygienesensiblen Umfeld im Bereich Pharma & Biotech sowie Food & Beverage Anwendung. Hunderte Kunden vertrauen seit Jahren auf die innovative Durchflussmessung mit FLOWave – sei es beispielsweise zur Sicherstellung der Qualität von Pharmaprodukten, der Erkennung von Medienwechseln, zur Durchflussmessung in WFI-Kreisläufen oder zum Dosieren vom Speiseöl.
Weitere Informationen sowie Beispiele erfolgreich umgesetzter FLOWave-Projekte führender innovativer Unternehmen aus der Pharma- und Food-Branche finden Sie auf der folgenden Webseite.