Un debitmetru cu ultrasunete de gaz -ce este debitmetrul cu ultrasunetedispozitivele cel mai frecvent utilizate în conductele de gaz - este un debitmetru instalat pe o conductă care transportă gazul care curge și măsoară debitul de gaz folosind principiul ultrasunetelor. Un debitmetru cu ultrasunete de gaz cu un singur-canal este un dispozitiv echipat cu un singur canal; un debitmetru cu ultrasunete de gaz cu mai multe-canale are două sau mai multe canale. Principiul de bază al debitmetrului ultrasonic de gaz pentru măsurarea vitezei de curgere este de a calcula parametrii de bază ai fluidului gazos, cum ar fi viteza, debitul și densitatea, prin măsurarea timpului de propagare a undelor ultrasunete în mediul gazos.
Analiza principiului de funcționare al măsurării cu ultrasunete a debitului de gaz cu diferență de timp{0}}
Metoda-diferenței de timp pentru măsurarea cu ultrasunete a debitului de gaz - un principiu adesea menționat înDefiniția Ultrasonic Flow Meter- determină viteza medie a gazului de-a lungul canalului de sunet utilizând diferența de timp de propagare dintre două semnale ultrasonice care se propagă în aceeași direcție și în direcția opusă. Când ultrasunetele se propagă într-un mediu gazos care curge, viteza acestuia se modifică odată cu viteza gazului. Mai exact, viteza de propagare a ultrasunetelor se modifică în aceeași direcție cu viteza gazului: când viteza gazului crește, crește și viteza de propagare a ultrasunetelor în aceeași direcție; invers, dacă viteza gazului crește în sens opus propagării ultrasunetelor, viteza ultrasunetelor va scădea în mod corespunzător.
Structura de bază a senzorului de debit cu ultrasunete pentru conducte
După cum se arată în figura 2.1 -, un tipicDiagrama schematică a debitmetrului cu ultrasunete- două traductoare ultrasonice (denumite sonde sau traductoare) capabile să transmită și să primească impulsuri ultrasonice sunt încorporate într-una sau ambele părți ale conductei. Calea reală a semnalului ultrasonic dintre cele două traductoare se numește canal de sunet, astfel încât o pereche de traductoare constituie un canal de sunet. Traductoarele sunt separate de mediul fluid printr-o membrană transparentă acustică-sau o secțiune a peretelui canalului acustic. Într-un singur-canaldebitmetru cu ultrasunete, ghidul de undă dintre cele două traductoare ultrasonice intersectează axa echipamentului.
După cum se arată în Figura 2.1, diametrul conductei este D, iar lungimea liniei drepte-între fețele de capăt ale celor două traductoare A și B încorporate pe ambele părți ale conductei este lungimea canalului L (numită și calea sunetului L). Relația sa cu diametrul D este următoarea:
În formula: Φeste unghiul de înclinare al canalului de sunet, care este unghiul dintre canalul de sunet și axa conductei. Unghiul de înclinare al canalului de sunet este, de asemenea, unghiul de incident al undei ultrasunete.
Unghiul incidentului - este adesea discutat înStructura debitmetrului cu ultrasunetecât şi înDiagrama bloc a debitmetrului cu ultrasunete- este afectat atât de viteza sunetului în fluid, cât și de viteza sunetului din materialul peretelui de pană acustică și a țevii. Cu toate acestea, modificarea vitezei sunetului cu temperatura este în general mai mică pentru materialele solide decât pentru materialele gazoase. Atunci când schimbarea temperaturii este mică, influența materialului de perete acustic și a țevii asupra preciziei măsurării poate fi ignorată; totuși, atunci când intervalul de modificare a temperaturii este mare, trebuie făcute corecții pentru modificările semnificative ale vitezei sunetului în materialul peretelui țevii și a panei acustice.
Un traductor cu un unghi de incident de 30 de grade are o transmisie mare, pierderi reduse de energie și tensiune de excitare scăzută, făcându-l potrivit pentru debitmetre cu ultrasunete portabile unde alimentarea CA este incomodă. Un traductor cu un unghi de incident de 45 de grade are o transmisie mai mică, dar dimensiunea cristalului traductorului poate fi mărită pentru a crește tensiunea de excitare, făcându-l potrivit pentru debitmetre cu ultrasunete staționare sau pentru cele care pot folosi curent alternativ.
