ما هو جهاز استشعار مقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية(2)

3. تصنيف الموجات فوق الصوتية

تحمل الموجات فوق الصوتية معلومات حول معدل تدفق السائل أثناء انتشارها عبر السائل المتدفق. ولذلك، يمكن الكشف عن معدل تدفق السائل عن طريق الموجات فوق الصوتية المستقبلة، وتحويله إلى معدل التدفق. وفقا لطريقة الكشف، يمكن تقسيمها إلى أنواع مختلفة محول مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية 1 ميجاهرتز مثل طريقة فرق سرعة الانتشار وطريقة دوبلر وطريقة إزاحة الشعاع وطريقة الضوضاء والطريقة ذات الصلة. هناك العديد من أنواع مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية، والتي يمكن تقسيمها إلى أنواع مختلفة من مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية وفقًا لطرق التصنيف المختلفة. بالإضافة إلى طريقة الكشف يوجد أيضًا مسبار (محول) لطرق التثبيت حسب عدد القنوات وحسب الأداء والتطبيق.

في الوقت الحاضر، يتم استخدام نوعين من مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية بشكل عام، أحدهما هو مقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية دوبلر، والآخر هو مقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية دوبلر. مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية المثبت على الحائط هو مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لفارق التوقيت. ويستخدم نوع الدوبلر طريقة فرق الطور لقياس معدل التدفق، أي أن الموجة الصوتية ذات تردد معين تتحرك في السائل. نظرًا لأن السائل نفسه لديه سرعة متحركة، يحدث تردد أو طور الموجة فوق الصوتية بين جهازي الاستقبال (أو جهاز الإرسال). ويمكن الحصول على التغير النسبي لسرعة السائل عن طريق قياس هذا التغير النسبي؛ نوع الفارق الزمني هو قياس سرعة التدفق باستخدام طريقة الفارق الزمني، أي أن الموجة الصوتية ذات سرعة معينة تسبب وقت الانتشار بين المستقبلين (أو جهاز الإرسال) بسبب تدفق السائل. وبالتغيير عن طريق قياس هذا التغير النسبي يمكن الحصول على معدل تدفق السوائل. تستخدم معظم مصانعنا أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بفاصل زمني. يقدم ما يلي بإيجاز هذين النوعين من مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية وطرق القياس المحددة.

1. مستشعر مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دوبلر: يصدر محول الطاقة إشارة فوق صوتية بتردد f1. بعد المرور عبر الجسيمات العالقة أو الفقاعات في السائل الموجود في خط الأنابيب، تنعكس تغيرات التردد على محولات الطاقة بتردد f2. أي أن دوبلر سيكون له الفرق بين f2 وf1 وهو فرق التردد متعدد الأطياف fd. دع معدل تدفق السائل يكون v، وسرعة الصوت بالموجات فوق الصوتية تكون c، ويكون إزاحة تردد دوبلر fd متناسبًا مع سرعة تدفق السائل v، أي عندما تكون حالة خط الأنابيب، يكون موضع تركيب محول الطاقة لديه تردد الإرسال، ويتم تحديد سرعة الصوت، c، f1، وθ ثابتة. يتناسب معدل تدفق المائع مع إزاحة دوبلر، ويتم الحصول على معدل تدفق المائع عن طريق قياس إزاحة التردد، وبالتالي الحصول على معدل تدفق المائع.

   
   

2. طريقة فرق التوقيت لمقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية

   
   

   يظهر مبدأ العمل لمحول الطاقة الخارجي لمقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية لوقت العبور. إنها طريقة قياس غير مباشرة تستخدم زوجًا من محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية لإرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية بالتناوب (أو في وقت واحد)، وقياس سرعة تدفق السائل بشكل غير مباشر من خلال مراقبة فرق وقت الانتشار السلس والتيار المعاكس للموجات فوق الصوتية في الوسط، وحساب معدل التدفق من خلال معدل التدفق. هناك نوعان من محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية: محول التدفق الأمامي ومحول التيار المعاكس. يتم تثبيت محولي الطاقة على التوالي على جانبي خط أنابيب السوائل وعلى مسافة معينة. القطر الداخلي لخط الأنابيب هو D، وطول مسار المشي بالموجات فوق الصوتية هو L، ومعدل التدفق بالموجات فوق الصوتية هو tu، وسرعة التيار المعاكس هي td، واتجاه انتشار الموجات فوق الصوتية واتجاه تدفق السائل بزاوية θ. بسبب تدفق السوائل، فإن الوقت الذي تستغرقه الموجة فوق الصوتية لنشر طول L أقصر من الوقت الذي يستغرقه انتشار التيار المعاكس، ويمكن التعبير عن فارق التوقيت بالصيغة التالية: ما ورد أعلاه هو المبدأ الأساسي لقياس معدل التدفق بطريقة فرق التوقيت. في التطبيقات العملية، اعتمادًا على طريقة التثبيت مشبك محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية على مقياس التدفق ، يمكن تقسيمه إلى نوع مشبك (يتم تثبيت الشريط الفولاذي لمحول الطاقة ولصقه على الجدار الخارجي للأنبوب باستخدام عامل اقتران، ولا يكون على اتصال بالسائل) ونوع الاتصال (محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية) مثبت على قسم من الملعقة، ويكون محول الطاقة على اتصال مباشر بالسائل الذي يتم قياسه.