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Hydrostatische Füllstandsmessung
Funktionsprinzip der hydrostatischen Füllstandsmessung
Der Drucksensor nutzt intern einen piezoelektrischen Signalumwandler, der den mechanischen Prozessdruck in ein proportionales Spannungssignal wandelt. Dieses wird dann gemäß des Kundenabgleichs in ein 4…20 mA Normsignal umgeformt. Mit Hilfe der Temperatursensoren an Prozess- und Referenzzelle kann die Elektronik unterschiedliche Prozesstemperaturen kompensieren.
Herausforderung: Feuchte und kalte UmgebungGerade in feuchter Umgebung oder im Außenbereich können beim hydrostatischen Messverfahren aufgrund von Kondensat-Bildung Probleme wie Drifterscheinungen oder instabile Messungen auftreten. Analysen haben ergeben, dass die Ausfälle oft in der Umsetzung des Messprinzips liegen. Bei der hydrostatischen Füllstandsmessung misst ein Drucksensor, der an der tiefsten Stelle des Tanks eingebaut ist, den Druck der über ihm stehen den Flüssigkeitssäule und zusätzlich den momentanen Luftdruck. Beide Parameter müssen berücksichtigt werden, um den korrekten Füllstand zu ermitteln. Bei den sogenannten Relativdruckmesszellen mit Ausgleichskapillaren leitet ein dünner Schlauch den Atmosphärendruck von der Umgebung auf die Rückseite der Messmembran. Da der Luftdruck nun auf beiden Seiten der Membran ansteht, bleibt als resultierendes Messsignal nur noch der tatsächlich vorhandene hydrostatische Druck des zu messenden Mediums im Behälter. Bei Sensoren mit diffusionsoffener Doppelmembran als Feuchtigkeitssperre mit geschlossener Relativdruckmesszelle und eingebauter diffusionsoffener Doppelmembran wird jeweils eine eigene Druckmembran für den Atmosphärendruck und den hydrostatischen Druck eingesetzt. Beide Verfahren haben einen grundsätzlichen Nachteil: Das Diffundieren von Wasserdampf kann nicht dauerhaft verhindert werden. Kondensierender Wasserdampf kann so zu Sensordrift bzw. schwankenden Messwerten führen. |
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Alternative Methode nach neuem Stand der TechnikIm Gegensatz zu den herkömmlichen Messverfahren ist der seit mehreren Jahren am Markt etablierte hydrostatische Füllstandsensor LAR-361 mit einem hermetisch verschweißten Messsystem ausgestattet. Ein Eindringen von Gasen und Feuchtigkeit ist somit unmöglich.Der große Unterschied zu hydrostatischen Sensoren mit diffusionsoffenen Membranen besteht darin, dass hier der atmosphärische Luftdruck über eine im Sensor integrierte zweite Messzelle erfasst wird. Diese ist hydraulisch mit der Membran der Proessdruckmesszelle, die mit dem zu messenden Medium (z. B. Milch) in Kontakt steht, verbunden. In feuchten und nassen Einbauverhältnissen, sowohl im Innen- als auch im Außenbereich, wo herkömmliche Sensoren nur bedingt einsetzbar sind und eine eingeschränkte Lebensdauer haben, stellen Sensoren dieser Bauweise eine problemlose und verlässlich einsetzbare Alternative zu konventionellen Drucksensoren dar. Anwendungsbeispiele für hydrostatische Füllstandssensoren
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Die hydrostatische Füllstandmessung mittels Druckaufnehmer ist eine etablierte Messmethode und findet unter anderem in Molkereien vielfältige Anwendungen.
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