سنسور جریان سنج اولتراسونیک چیست (2)

3. طبقه بندی سونوگرافی

امواج اولتراسونیک اطلاعاتی را در مورد سرعت جریان سیال به هنگام انتشار در سیال جاری حمل می کنند. بنابراین، سرعت جریان سیال را می توان توسط موج اولتراسونیک دریافت کننده تشخیص داد و به نرخ جریان تبدیل کرد. با توجه به روش تشخیص، می توان آن را به انواع مختلفی تقسیم کرد مبدل فلومتر اولتراسونیک 1 مگاهرتز مانند روش اختلاف سرعت انتشار، روش داپلر، روش افست پرتو، روش نویز و روش مرتبط. فلومترهای اولتراسونیک انواع زیادی دارند که با توجه به روش های طبقه بندی مختلف می توان آنها را به انواع مختلف فلومتر اولتراسونیک تقسیم کرد. علاوه بر نحوه تشخیص، پروب (مبدل) روش های نصب نیز با توجه به تعداد کانال ها، با توجه به عملکرد و کاربرد وجود دارد.

در حال حاضر به طور کلی از دو نوع فلومتر اولتراسونیک استفاده می شود، یکی فلومتر اولتراسونیک داپلر و دیگری فلومتر اولتراسونیک فلومتر اولتراسونیک دیواری یک فلومتر اولتراسونیک اختلاف زمانی است. نوع داپلر از روش اختلاف فاز برای اندازه گیری دبی استفاده می کند، یعنی موج صوتی فرکانس خاصی در سیال حرکت می کند. از آنجایی که خود مایع دارای سرعت حرکت است، فرکانس یا فاز موج اولتراسونیک بین دو گیرنده (یا فرستنده) رخ می دهد. تغییر نسبی سرعت مایع را می توان با اندازه گیری این تغییر نسبی بدست آورد. نوع اختلاف زمانی اندازه گیری سرعت جریان با استفاده از روش تفاضل زمانی است، یعنی موج صوتی با سرعت معینی به دلیل جریان سیال، زمان انتشار بین دو گیرنده (یا فرستنده) را ایجاد می کند. با تغییر با اندازه گیری این تغییر نسبی، می توان نرخ جریان سیال را به دست آورد. اکثر کارخانه های ما از فلومترهای التراسونیک تایم لپس استفاده می کنند. در ادامه به طور خلاصه این دو نوع فلومتر اولتراسونیک و روش های اندازه گیری خاص را معرفی می کنیم.

1. سنسور جریان سنج اولتراسونیک داپلر: مبدل سیگنال اولتراسونیک با فرکانس f1 منتشر می کند. پس از عبور از ذرات معلق یا حباب های مایع در خط لوله، جابجایی فرکانس به مبدل ها با فرکانس f2 منعکس می شود. یعنی، داپلر تفاوت بین f2 و f1 را خواهد داشت که اختلاف فرکانس چند طیفی fd است. بگذارید نرخ جریان سیال v باشد، سرعت صدای اولتراسونیک c، و تغییر فرکانس داپلر fd متناسب با سرعت جریان سیال v باشد، یعنی زمانی که شرایط خط لوله، موقعیت نصب مبدل فرکانس انتقال را داشته باشد و سرعت صوت تعیین شود، c، f1 و θ ثابت هستند. نرخ جریان سیال متناسب با شیفت داپلر است و سرعت جریان سیال با اندازه گیری تغییر فرکانس به دست می آید و در نتیجه نرخ جریان سیال به دست می آید.

   
   

2. روش اختلاف زمانی فلومتر اولتراسونیک

   
   

   اصل کار مبدل سنج اولتراسونیک خارجی Transit Time نشان داده شده است. او یک روش اندازه‌گیری غیرمستقیم است که از یک جفت مبدل اولتراسونیک برای ارسال و دریافت متناوب (یا همزمان) امواج مافوق صوت استفاده می‌کند، به طور غیرمستقیم سرعت جریان سیال را با مشاهده اختلاف زمان انتشار صاف و خلاف جریان امواج مافوق صوت در محیط اندازه‌گیری می‌کند و سرعت جریان را بر اساس دبی محاسبه می‌کند. دو مبدل اولتراسونیک وجود دارد: یک مبدل جریان جلو و یک مبدل جریان مخالف. دو مبدل به ترتیب در دو طرف خط لوله سیال و در فاصله معینی نصب می شوند. قطر داخلی خط لوله D است، و طول مسیر راهپیمایی اولتراسونیک L، نرخ جریان اولتراسونیک tu، سرعت جریان مخالف td است، و جهت انتشار موج اولتراسونیک و جهت جریان سیال با θ زاویه دارند. با توجه به جریان سیال، مدت زمان انتشار موج اولتراسونیک در طول طول L کوتاهتر از زمان انتشار جریان مخالف است و اختلاف زمانی را می توان با فرمول زیر بیان کرد: موارد فوق اصل اساسی اندازه گیری دبی جریان با روش اختلاف زمانی است. در کاربردهای عملی، بسته به روش نصب گیره مبدل اولتراسونیک بر روی فلومتر ، می توان آن را به یک نوع گیره ای تقسیم کرد (نوار فولادی مبدل با یک عامل کوپلینگ به دیواره بیرونی لوله ثابت شده و چسبانده شده است، آنها با سیال در تماس نیستند) و نوع تماس (مبدل اولتراسونیک) نصب شده بر روی قسمتی از یک سیال نصب شده است، ترانسدیوسر در تماس مستقیم با ترانس است.