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Das grundlegende Funktionsprinzip
Der CGS-Sensor ist in einem Messrohr installiert, das zur Erfassung der aktuellen Betriebsbedingungen zusätzlich mit einem Temperaturfühler und einem Druckaufnehmer ausgestattet ist. Die Gaskonzentration wird durch ein neuartiges Verfahren ermittelt, das auf der Erfassung der komplexen Fluidadmittanz beruht.
Zu diesem Zweck ist ein koaxial angeordnetes Elektrodenpaar notwendig, das vom Medium durchströmt wird. Dabei dient die eine Elektrode als Sender und die andere als Empfänger. Diese Messstrecke wird mit einer entsprechenden Ansteuer- und Auswerteelektronik verbunden, womit das CGS sowohl im Stand-alone-Modus als auch extern über RS-232 oder Analogsignale mittels Steuerrechner betrieben werden kann.
Das grundlegende Funktionsprinzip des CGS-Systems besteht darin, dass sich das zu überwachende Fluid Y in der Messstrecke stets aus zwei Komponenten zusammensetzt - dem unverschäumten Fluid YF und dem reinen Gas YG:
Y = YG + YF
In der Praxis werden sich nun beim verschäumten Fluid diese beiden Komponenten überlagern. Dabei handelt es sich dann stets um ein Systemverhalten innerhalb der beiden Grenzen:
- keine Gasphase, d.h. in der Messstecke ist nur das unverschäumte Trägermedium vorhanden und
- keine Fluidphase, d.h. die Messstrecke ist leer bzw. nur mit Gas/Umgebungsluft gefüllt.
Innerhalb dieser beiden Grenzwerte arbeitet das CGS linear, d.h. die Empfindlichkeit des Systems ist über den gesamten Messbereich konstant hoch.
Die Kalibrierung
Was diese beiden Grenzen betrifft, so ist im System bereits werksseitig die Gasphase (d.h. 100,00 Vol.-% Luft-/Gasgehalt) als 1. Grenzwert hinterlegt. Der 2. Grenzwert für das jeweilige spezifische unverschäumte Fluid (d.h. 0,00 Vol.-% Luft-/Gasgehalt) muss vom Anwender vor der Inbetriebnahme des Systems einmalig kalibriert werden. Damit ist das Gerät dann für die kontinuierliche Fluidüberwachung einsatzbereit.
Die Kalibrierung ist denkbar einfach und braucht für ein bestimmtes Fluid nur einmal durchgeführt werden, da die Referenzdaten für das Fluid im System hinterlegt und jederzeit wieder aufgerufen werden können. Dies funktioniert sowohl im Stand-alone-Modus des Systems als auch mit der komfortablen Kommunikation der Einheit bei angeschlossenem PC unter Verwendung des mitgelieferten Ansteuer- und Auswerteprogramms für Windows. Letzteres wird im Sinne einer bestmöglichen Dokumentation empfohlen.
Vorteile des Messverfahrens
Der Messaufnehmer zeigt stets die aktuellen Messwerte der Gaskonzentration bei Betriebsdruck (CGp) an und ermittelt darüber hinaus den berechneten Wert für Atmosphärendruck (CG0). Somit werden die aufgenommenen Gasgehalte um die Kompressibilität ihrer Gasphase bereinigt und es wird unabhängig von den Strömungseigenschaften ein hohes Maß an Vergleichbarkeit geschaffen.
Die Messung erfolgt ohne jegliche unerwünschte Rückwirkung auf das Messmedium und ist zudem völlig unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und der Viskosität der zu untersuchenden Flüssigkeit. Diese Größen beeinflussen einzig den sich einstellenden Betriebsdruck in der Messstrecke und wirken darüber auf den aktuellen Gasgehalt CGp ein.
Die Messstrecke selbst zeigt zudem keine Abhängigkeit von der Betriebstemperatur; die Temperaturabhängigkeit des Systems ist ausschließlich durch das Medium bedingt und wird im Rahmen der Kalibrierung erfasst.
