?????? ??????????? ?????
فلومتر اولتراسونیک چیست؟
فلومتر اولتراسونیک جریان حجمی سیال را اندازه گیری می کند، یعنی تعداد گالن یا لیتر در واحد زمان، مانند دقیقه.
واحد جریان سنج التراسونیک
اصول اولیه اندازه گیری جریان اولتراسونیک
ما نشان خواهیم داد که فلومترهای اولتراسونیک به استفاده و درک برخی از اصول اولیه فیزیکی، مکانیکی و الکتریکی نیاز دارند که به جریان سنج اولتراسونیک اجازه می‌دهد تا نرخ جریان را در محدوده وسیعی از شرایط جریان به دقت اندازه‌گیری کند.
اصول جریان سنج اولتراسونیک
1) اصول فیزیکی
هنگامی که سیال از یک لوله عبور می کند، در یک جهت با سرعتی جریان می یابد که تحت تأثیر عوامل زیادی مانند دما، فشار، ویسکوزیته سیال و اندازه لوله است.
اصول فیزیکی فلومتر اولتراسونیک
هر چه اختلاف فشار در بالادست یک نقطه در لوله و پایین دست از آن نقطه بیشتر باشد، سرعت جریان بیشتر است.
اصول فیزیکی جریان سنج اولتراسونیک - فشار
افزایش دما معمولاً منجر به افزایش جریان می شود که همه عوامل دیگر ثابت می مانند.
برخی از مایعات شفاف هستند، برخی حاوی ذرات یا حباب هستند. برخی از سیالات مانند روغن های سنگین بسیار چسبناک هستند و به راحتی مایعات با چسبندگی کمتر مانند آب جریان ندارند.
2) اصول مکانیکی
امواج صوتی در یک سیال بر اساس انتقال ارتعاشات از SERVO سیال حرکت می کنند.
این نوسانات مکانیکی بین مولکول‌های سیال جاری به مولکول‌های مجاور منتقل می‌شود و در نتیجه موج را به مولکول‌های مجاور منتقل می‌کند.
انتقال امواج صوتی از طریق یک سیال
بوق ماشین شنیده می شود زیرا یک دیافراگم با ارتعاش سریع امواج با فرکانس بالا را از طریق هوا، در این مورد، سیال انتقال می دهد.
دیافراگم ارتعاشی بوق ماشین
ما قادر به شنیدن صدا هستیم زیرا فرکانس ارتعاش در محدوده قابل شنیدن، حدود 20 هرتز تا 20000 هرتز است.
فلومترهای التراسونیک که در فرکانس های ارتعاش کار می کنند خارج از محدوده قابل شنیدن هستند، در 25 کیلوهرتز یا بالاتر. این فرکانس‌های بالاتر امکان اندازه‌گیری دقیق‌تر و همچنین عدم تولید صدا در محدوده قابل شنیدن را فراهم می‌کنند.
لرزش سنج التراسونیک
3) اصول برق
جریان سنج اولتراسونیک چگونه این امواج صوتی را تولید می کند؟ پاسخ یک کریستال پیزوالکتریک با ارتعاش سریع است. این کریستال های سرامیکی خاص با اعمال جریان الکتریکی تغییر شکل می دهند.
با تغییر سریع سیگنال الکتریکی، کریستال در یک جهت و سپس در جهت دیگر تغییر شکل می دهد و باعث ایجاد موجی با فرکانس بالا می شود.
اصول برق سنج التراسونیک
دینامیک دبی سنج اولتراسونیک
بنابراین، ما این سه اصل را در کنار هم قرار می دهیم. یک فلومتر اولتراسونیک حداقل از یک جفت سنسور و مبدل تشکیل شده است. هر یک از اعضای جفت می تواند هم به عنوان فرستنده و هم به عنوان گیرنده عمل کند.
جفت سنسور جریان سنج و مبدل التراسونیک
حالت انتقال
هنگامی که در حالت انتقال است، یک جریان الکتریکی نوسانی یک ارتعاش در کریستال پیزوالکتریک ایجاد می کند و یک موج اولتراسونیک از طریق سیال جاری ارسال می شود.
حالت انتقال جریان سنج اولتراسونیک
حالت دریافت
هنگامی که در حالت دریافت است، یک موج اولتراسونیک که از سیال عبور می کند، ارتعاش در کریستال پیزوالکتریک ایجاد می کند و یک ضربه الکتریکی ایجاد می شود.
حالت دریافت جریان سنج اولتراسونیک
مدت زمانی که طول می کشد تا موج اولتراسونیک از عنصر فرستنده به عنصر گیرنده عبور کند به عوامل مختلفی بستگی دارد.
اگر دو عنصر در مکان‌های کمی متفاوت در طول لوله قرار گیرند، سرعت سیال بر زمان رسیدن سیگنال به عنصر گیرنده تأثیر می‌گذارد.
زمان سفر در سیال
در یک سیال راکد، ارتعاش در مدت زمان قابل اندازه گیری از فرستنده به گیرنده منتقل می شود. پالس اولتراسونیک تولید شده در جهت مخالف باید به همان میزان زمان ببرد. محیط اندازه گیری ثابت است.
زمان سفر در مایع راکد.
با این حال، از آنجایی که امواج مافوق صوت دارای خواص مکانیکی هستند، مدت زمان حرکت از فرستنده به گیرنده تحت تأثیر سرعت سیال است.
زمان سفر در سیال جاری
پالسی که از عنصر بالادست به عنصر پایین دست یا همراه با جریان حرکت می‌کند، نسبت به پالسی که در جهت مخالف یا خلاف جریان برمی‌گردد، زمان کمتری برای انجام این سفر می‌برد.
به این زمان فکر کنید که برای شنا کردن بین دو نقطه با جریان و خلاف جریان لازم است.
شنا با جریان و خلاف جریان
تفاوت در این زمان پرواز بین دو پالس با سرعت جریان نسبت مستقیم دارد.
از آنجایی که دبی حجمی برابر است با سرعت ضربدر سطح مقطع لوله که در دبی متر ثابت می شود، این اندازه گیری نرخ جریان را به دست می دهد. این نوع دبی سنج اولتراسونیک به درستی فلومتر زمان پرواز نامیده می شود.
زمان پرواز فلومتر
ملاحظات طراحی فلومتر اولتراسونیک
به منظور از بین بردن تفاوت‌ها در پروفیل جریان در سراسر لوله، جفت‌های حسگر اضافی برای اطمینان از اندازه‌گیری دقیق اضافه می‌شوند.
هر جفت فرستنده و گیرنده فراخوانی را تشکیل می دهند