Die Füllstandhöhe in großen Tanks wird sehr häufig indirekt mit Drucksensoren (auch als Drucktransmitter oder Druckmessumformer bezeichnet) bestimmt. Insbesondere in offenen Behältern ist dies eine einfache und robuste Methode. In offenen Behältern werden Relativdruck-Drucksensoren eingesetzt.
Eine Wassersäule mit einer Höhe (h) von 10 m übt auf ihrer Grundfläche (G) einen Druck von ca. 1 bar aus. Die Beziehung zwischen Füllstandhöhe und Druck verläuft linear. Daraus folgt, eine Druckänderung von 1 mbar zeigt eine Änderung des Füllstands um 1 cm an.
Der hydrostatische Druck phyd ist unabhängig von der Geometrie des Behälters.
Die Füllstandhöhe ist jedoch abhängig von der Dichte (ρ) des zu messenden Mediums.
Die Dichte von Wasser beträgt ca 1 g/cm3 (0,998 g/cm3 bei 20 °C). Öle haben geringere Dichten (ca. 0,8 – 0,9 g/cm3), während z.B. 37%ige Salzsäure (ca. 1,2 g/cm3) und zuckerhaltige Lösungen (60%ige Saccharose ca. 1,3 g/cm3) höhere Dichten besitzen.
Wenn bei gleichem hydrostatischen Druck phyd h2 < h1 < h3, dann liegen unterschiedliche Dichten (ρ) der Medien vor (ρ2>ρ1>ρ3).
Die spezifische Dichte des zu messenden Mediums muss also in die Berechnung der Füllstandhöhe h mit eingehen:
Hierbei entspricht die Konstante 10,2 dem Kehrwert der Erdbeschleunigung (1/9,81 m/s2).
Achtung: Die Dichte des Mediums ist abhängig von der Temperatur. Dichteangaben gelten, wenn nicht anders angegeben, für 20 °C.
Der Einsatz des Drucksensors 981 (Drucktransmitter, Druckmessumformer) zur Messung des hydrostatischen Drucks in offenen Behältern ist besonders komfortabel, weil er nicht am Boden des Behälters befestigt werden muss. Die Druckmessung erfolgt über einen Schlauch, der bis zur gewünschten Messstelle abgesenkt wird. Der Einsatz des Schlauchs verhindert außerdem, dass sich der Drucksensor mit kleinen festen Bestandteilen des Mediums, z.B. aus Fruchtsäften, Hefe-Ansätzen, Milch, Abwasser oder anderen Suspensionen zusetzt.
Die Vorteile der hydrostatischen Füllstandmessung mit dem Drucksensor 981:
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Messgerät außerhalb des Mediums, einfache Installation
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Geeignet auch für Öle und aggressive Medien
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Unabhängig von unruhiger Oberfläche
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Unabhängig von Schaumbildung
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Unabhängig von schneller Füllstandänderung (Reaktionszeit 500 ms)
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Unabhängig von Einbauten
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Unabhängig von der Geometrie des Behälters
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Unabhängig von der Leitfähigkeit des Mediums
