Flotation processes are essential processes for resource separation, the monitoring of which can save vast amounts of water and energy. To control them, it is necessary to measure the phase fractions present in the froth. Currently, no suitable measurement method exists that can be easily integrated into the existing process and has a penetration depth of more than 5 cm. Therefore, in this paper we present a measurement system for determining the liquid distribution in foam using ultrasound. To counteract the strong attenuating effect of the foam on the ultrasound, we use low-frequency probes with a center frequency of 135 kHz. Electrodes determine an integral liquid fraction by conductivity measurement. Within a liquid range of 0.17 x 10^-2 to 0.82 x 10^-2, the measurement system was first calibrated for a penetration depth of 9.2 cm and validated by simultaneous neutron imaging. An absolute and relative measurement uncertainty of 0.23 x 10^-2 and 42.5% was the respective result. A resolution of 7.5mm in the axial, 13mm in lateral direction and 1 Hz in time were obtained. In a dynamic inhomogeneous case, the measurement system was additionally validated for a use case. This investigation represents a first step towards process optimization in flotation processes.

Flotationsprozesse sind essentielle Verfahren zur Ressourcenseparierung, deren Überwachung Unmengen an Wasser und Energie einsparen kann. Um sie zu steuern ist eine Messung der vorhandenen Phasenanteile des Schaums nötig. Derzeit existiert keine geeignete Messmethode die ohne Weiteres in den bisherigen Prozess integrierbar ist und eine Eindringtiefe von mehr als 5 cm besitzt. In dieser Arbeit stellen wir deshalb ein Messsystem zur Bestimmung der Flüssigkeitsverteilung im Schaum mit Hilfe von Ultraschall dar. Um der stark dämpfenden Wirkung des Schaums auf den Ultraschall entgegen zu wirken, nutzen wir niederfrequente Sonden mit einer Mittenfrequenz von 135 kHz. Elektroden bestimmen durch Leitfähigkeitsmessung einen integralen Wassergehalt. Innerhalb eines Flüssigkeitsbereichs von 0,17...0,82·10^-2 wurde das Messsystem f¨ur eine Eindringtiefe von 9,2 cm zunächst kalibriert und durch eine simultane Neutronenbildgebung validiert. Eine absolute und relative Messunsicherheit von 0,23·10^-2 und 42,5% war das jeweilige Resultat. Eine Auflösung von 7,5 mm in axialer, 13 mm in lateraler Richtung und 1Hz in der Zeit wurde erreicht. In einem dynamischen inhomogenen Fall wurde das Messsystem zusätzlich für den Anwendungsfall validiert. Diese Untersuchung stellt einen ersten Schritt zur Prozessoptimierung in Flotationsprozessen dar.