1. Принцип роботиультразвуковий витратомір
Ультразвуковий витратомір складається з трьох частин: ультразвукового перетворювача, електронної схеми та системи відображення та накопичення потоку. Ультразвуковий перетворювач перетворює електричну енергію в ультразвукову енергію і передає її рідині, яка підлягає вимірюванню. Ультразвукова хвиля передається через рідину до приймача. Ультразвуковий сигнал, отриманий приймачем, може визначити швидкість потоку рідини. Схема підсилюється і перетворюється в електричний сигнал, що представляє швидкість потоку, і подається на дисплей і суматор для відображення і підсумовування. Таким чином реалізується виявлення і відображення потоку. П'єзоелектричні перетворювачі зазвичай використовуються в ультразвукових витратомірах. Він використовує п'єзоелектричний ефект п'єзоелектричних матеріалів і використовує відповідну схему передачі для додавання електричної енергії до п'єзоелектричного елемента передавального перетворювача для створення ультразвукової вібрації. Ультразвукові хвилі поширюються в рідину під певним кутом, а потім приймаються приймаючим перетворювачем і перетворюються в електричну енергію п'єзоелектричним елементом для виявлення. Передавальний перетворювач використовує зворотний п'єзоелектричний ефект п'єзоелектричного елемента, тоді як приймальний перетворювач використовує п'єзоелектричний ефект.
Ультразвукові витратомірикласифікуються за принципом вимірювання: метод різниці швидкостей поширення, метод ефекту Доплера, метод зсуву променя, метод кореляції, метод шуму тощо. Оскільки метод різниці швидкостей поширення долає похибку, викликану зміною звукової хвилі від температури рідини, і має високу точність, він широко використовується. Метод різниці швидкостей поширення поділяється на: метод Z (метод передачі), V метод (метод відбиття), метод X (метод перехресного) тощо.
За способом монтажу розрізняють: зовнішні хомути, вставні, сегментні труби та переносні. Портативні ультразвукові витратоміри в основному використовуються для калібрування інших встановлених витратомірів.
2. Переваги ультразвукового витратоміра
(1) Ультразвуковий витратомір – це безконтактний вимірювальний прилад, який можна використовувати для вимірювання потоку рідин і труб великого діаметру, з якими нелегко контактувати та спостерігати. Він не змінює стан потоку рідини, не викликає втрати тиску і простий в установці.
(2) Він може вимірювати потік сильних корозійних та непровідних середовищ.
(3) Ультразвуковий витратомір має широкий діапазон вимірювання, а діапазон вимірювання становить від 2 см до 6,5 м.
(4) Ультразвуковий витратомірможе вимірювати потік різних рідин і стічних вод.
(5) На об’ємний потік, виміряний ультразвуковим витратоміром, не впливають температура, тиск, в’язкість, щільність та інші теплофізичні параметри вимірюваної рідини. Він може бути виготовлений у стаціонарних і переносних формах.
(6) Вставні та затискачі ультразвукові витратоміри можна встановлювати та обслуговувати без зупинки виробництва без відрізання технологічного трубопроводу.
(7) Вартість відносно низька.
3. Недоліки ультразвукового витратоміра
(1) Діапазон вимірювання температури ультразвукового витратоміра не великий, і, як правило, він може вимірювати тільки рідину, температура якої нижча за 200 ℃.
(2) Погана здатність до захисту від перешкод. Він сприйнятливий до впливу бульбашок, забруднень, насосів та інших джерел звуку, змішаних з ультразвуковим шумом, що впливає на точність вимірювання.
(3) Пряма ділянка труби має суворі вимоги, а саме: перша 10D, задня 5D і відстань від насоса 30D (D - внутрішній діаметр труби). В іншому випадку дисперсія буде поганою, а точність вимірювання погана.
(4) Невизначеність установки призведе до великих похибок у вимірюванні витрати.
(5) Масштаб вимірювального трубопроводу серйозно вплине на точність вимірювань і призведе до значних похибок вимірювань. Навіть якщо він сильний, лічильник не має індикації витрати.
(6) Рівень надійності та точності невисокий (зазвичай від 1,5 до 2,5), а повторюваність погана. Ультразвукові витратоміри визначають швидкість потоку шляхом вимірювання швидкості рідини та множення її на площу поперечного перерізу трубопроводу. Витратомір не може безпосередньо виміряти внутрішній діаметр і округлість труби, а може оцінити площу поперечного перерізу лише за стандартним колом на основі зовнішнього діаметра та товщини стінки. Викликана цим невизначеність перевищила 1%, тому точність обмежена.
(7) Короткий термін служби (загальна точність може бути гарантована лише протягом 2 років).
(8) Точність ультразвукового витратоміра нижча, ніж точність електромагнітного витратоміра (ультразвуковий витратомір зазвичай становить 1%, а електромагнітний витратомір зазвичай 0,5%).
(9) Існує багато невизначених факторів, які впливають на точність ультразвукового витратоміра (наприклад, чи достатньо прямої труби, стан потоку води в трубі, забруднення стінок труби, бульбашки повітря, зміни температури, шум, люди фактори тощо).
(10) Ультразвукові витратоміримають дуже суворі вимоги до трубопроводів, і не повинно бути аномального шуму, інакше це сильно вплине на похибку вимірювання.