Een ultrasone gasstroommeter -wat is een ultrasone flowmeterapparaten die het meest worden gebruikt in gaspijpleidingen - is een debietmeter die is geïnstalleerd op een pijpleiding die stromend gas transporteert en die de gasstroom meet met behulp van het principe van ultrageluid. Een ultrasone gasstroommeter met één-kanaal is een apparaat dat is uitgerust met slechts één kanaal; een meer-kanaals ultrasone gasstroommeter heeft twee of meer kanalen. Het basisprincipe van een ultrasone gasstroommeter voor het meten van de stroomsnelheid is het berekenen van de kernparameters van de gasvloeistof, zoals snelheid, stroomsnelheid en dichtheid, door de voortplantingstijd van ultrasone golven in het gasmedium te meten.
Analyse van het werkingsprincipe van ultrasone gasstroommeting met tijd-verschil
De tijd-verschilmethode voor ultrasone gasstroommeting - een principe waarnaar vaak wordt verwezen in deDefinitie van ultrasone flowmeter- bepaalt de gemiddelde gassnelheid langs het geluidskanaal door gebruik te maken van het voortplantingstijdsverschil tussen twee ultrasone signalen die zich in dezelfde richting en in de tegenovergestelde richting voortplanten. Wanneer ultrageluid zich voortplant in een stromend gasmedium, verandert de snelheid ervan met de gassnelheid. Concreet verandert de voortplantingssnelheid van ultrageluid in dezelfde richting als de gassnelheid: wanneer de gassnelheid toeneemt, neemt ook de snelheid van het ultrageluid dat zich in dezelfde richting voortplant, toe; omgekeerd, als de gassnelheid toeneemt in de tegenovergestelde richting van de voortplanting van het ultrageluid, zal de snelheid van het ultrageluid dienovereenkomstig afnemen.
Basisstructuur van ultrasone pijpstroomsensor
Zoals weergegeven in figuur 2.1 - een typisch voorbeeldSchematisch diagram van ultrasone stroommeter- Twee ultrasone transducers (zogenaamde sondes of transducers) die zowel ultrasone pulsen kunnen verzenden als ontvangen, zijn ingebed in een of beide zijden van de pijp. Het werkelijke pad van het ultrasone signaal tussen de twee transducers wordt het geluidskanaal genoemd, dus een paar transducers vormt één geluidskanaal. De transducers zijn van het vloeibare medium gescheiden door een geluid-transparant membraan of een stuk akoestische kanaalwand. In één-kanaalultrasone flowmetersnijdt de golfgeleider tussen de twee ultrasone transducers de as van de apparatuur.
Zoals weergegeven in figuur 2.1 is de pijpdiameter D en is de rechte-lijnlengte tussen de eindvlakken van de twee transducers A en B, ingebed aan beide zijden van de pijp, de kanaallengte L (ook wel geluidspad L genoemd). De relatie met de diameter D is als volgt:
In de formule: Φ is de kantelhoek van het geluidskanaal, wat de hoek is tussen het geluidskanaal en de as van de pijp. De kantelhoek van het geluidskanaal is tevens de invalshoek van de ultrasone golf.
De invalshoek - wordt vaak besproken in deStructuur van ultrasone stroommeterevenals in deBlokdiagram van ultrasone flowmeter- wordt beïnvloed door zowel de geluidssnelheid in de vloeistof als de geluidssnelheid in de akoestische wig en het buiswandmateriaal. De verandering in geluidssnelheid met de temperatuur is echter over het algemeen kleiner voor vaste materialen dan voor gasvormige materialen. Wanneer de temperatuurverandering klein is, kan de invloed van het akoestische wig- en buiswandmateriaal op de meetnauwkeurigheid worden genegeerd; Wanneer het temperatuurveranderingsbereik echter groot is, moeten correcties worden aangebracht voor de significante veranderingen in de geluidssnelheid in het akoestische wig- en pijpwandmateriaal.
Een transducer met een invalshoek van 30 graden heeft een hoge transmissie, laag energieverlies en lage excitatiespanning, waardoor hij geschikt is voor draagbare ultrasone flowmeters waarbij wisselstroom lastig is. Een transducer met een invalshoek van 45 graden heeft een lagere transmissie, maar de kristalgrootte van de transducer kan worden vergroot om de excitatiespanning te verhogen, waardoor deze geschikt wordt voor stationaire ultrasone flowmeters of voor apparaten die wisselstroom kunnen gebruiken.
