Измерение расхода. Ультразвуковой метод.  Физические основы метода были заложены британским физиком и лауреатом нобелевской премии (за открытие аргона) Джоном Уильямом Стреттом, Лордом Рэлейем.

В его книге под названием «Теория звука», изданной в 1877, описываются принципы распространения звуковых волн в твердых телах, жидкостях и газах.

Метод, представленный на видео, является наиболее точным. Он основан на разности времени прохождения  ультразвука в среде, в зависимости от её скорости.

В  датчике расхода расположены пары первичных преобразователей. Наличие нескольких пар позволяет получать более точные значения расхода благодаря усреднению данных по сечению.

Каждый из датчиков  расходомера способен как принимать, так и передавать сигнал. Но в общем случае необязательно наличие отражающего датчика – отражателем может служить естественная поверхность трубопровода.

Измерение времени прохождения сигнала между каждой из пар происходит одновременно.

Сигнал генерируется пьезоэлектрическими кристаллами, к которым приложено определенное напряжение. И наоборот, когда ультразвуковая волна ударяется об кристалл, на кристалле возникает напряжение.

Когда трубопровод пустой, то есть какое-либо движение вещества внутри него отсутствует, скорости приема/передачи одинаковые.

Когда внутри трубы начинает протекать измеряемая среда, волны распространяться с большей скоростью по течению и с меньшей против него. И как результат имеют разное время перемещения.

Таким образом, время, измеряемое датчиком пропорционально скорости потока. По известному сечению трубопровода можно измерить объемный расход.

Для измерения расхода ультразвуковым методом необязательно врезаться в трубопровод. Иногда приходится установить расходомер без возможности остановки производственного процесса. В таком случае используются накладные датчики. Оба чувствительных элемента расположены в продольном сечении трубы. В этом же сечении происходит перемещение и отражение сигнала.

Таким образом можно, следуя методу, мерять большие величины расхода на огромных трубопроводах – вплоть до 4-х метров в диаметре.

Данный метод носит название «времяимпульсный». Существует ещё несколько разновидностей ультразвукового измерения расхода которые имеют свои недостатки и ограничения:

  • Фазовый – фиксируют разности сдвига фаз ультразвуковых колебаний. Вводит в формулу вычисления расхода дополнительную переменную.
  • Частотный – измерение разности повторения коротких импульсов или пакетов ультразвуковых колебаний. Требует более сложных ресиверов/трансиверов.
  • Геометрический снос – используется УЗ луч, перпендикулярный потоку, и два рядом стоящих приемопередатчика. При изменении скорости потока интенсивность колебаний отраженного сигнала на каждом из первичных преобразователей разная. Из-за крутизны градуировочной характеристики и небольшой чувствительности метод довольно ограниченный.
  • Допплеровский сдвиг – мерой является допплеровская разность частот излучаемого и отражаемого сигнала. Применяется, в основном, для измерения локальных скоростей.

Tags

 
Поделиться в Ok Ok Ok Ok Share for Odnoklassniki Ok Ok

0 Комментариев

Вы можете первым оставить свой комментарий.

Оставить комментарий

 




 

Вы же не робот? *