Ультразвукові витратоміри - студопедія
Для визначення швидкостей нестаціонарних потоків рідин і газів розроблені спеціальні ультразвукові методи і відповідна апаратура. Визначення швидкості потоку в даних системах виробляється зі зміни параметрів ультразвукових коливань. Принцип дії ультразвукового витратоміра заснований на тому, що при поширенні ультразвукових коливань в рухомому середовищі швидкість ультразвуку відносно нерухомої системи координат (стінок трубопроводу) дорівнює векторній сумі швидкості ультразвуку щодо середовища і швидкості самого середовища щодо трубопроводу. Тому якщо в трубопроводі встановлено два п'єзоелектричних перетворювача, випромінюючих ультразвукові коливання у напрямку потоку і проти нього, і відповідно два приймача ультразвуку, розташованих на однаковій відстані від випромінювачів, то при русі рідини в трубопроводі сигнали в двох ультразвукових каналах приходять до приймачів з акустичною різницею ходу , величина якої однозначно залежить від швидкості рідини.
Принцип дії ультразвукових витратомірів може бути заснований на вимірюванні:
1) часу проходження ультразвукових коливань по потоку і проти нього;
2) зсуву фаз між ультразвуковими коливаннями, що направляються по потоку і проти нього;
3) різниці частот ультразвукових коливань, створюваних автоколебательной схемою і направляються одночасно по потоку і проти нього;
4) величини зносу потоком променя ультразвукових коливань.
За акустичними властивостями всі конструкції датчиків можна розділити на два основних типи: Оптимальний тип датчика для даного конкретного випадку вимірювання витрати рідини повинен визначатися умовами вимірювання і особливо характеристиками вимірюваного речовини.
У більшості випадків при вимірюванні витрати агресивних рідин і пульп поверхню п'єзоелементів повинна бути захищена від зіткнення з контрольованим середовищем за допомогою звукопроводящих елементів, параметри яких повинні враховуватися при розрахунках.
Необхідно відзначити, що одноканальні схеми ультразвукових витратомірів в принципі забезпечують набагато більш високу точність вимірювань, ніж відповідні двоканальні схеми.
Залежність показань ультразвукових витратомірів від числа Рейнольдса пояснюється тим, що вони вимірюють середню швидкість потоку по перетину труби, а середню швидкість по лінії ультразвукорого променя. Співвідношення між цими швидкостями є функцією числа Рейнольдса.
Крім малої точності вимірювань, до недоліків ультразвукових витратомірів відносять велику складність їх вимірювальної частини і шкідливий вплив ультразвукових коливань на фізико-хімічні властивості деяких промислових рідин і газів.
Загалом можна відзначити, що ультразвукові витратоміри більш прийнятні для вимірювання високих витрат. При цьому, чим менше швидкість потоку по відношенню до швидкості поширення звуку в контрольованому середовищі, тим, як правило, складніше і точніше повинна бути застосована апаратура.