Що таке датчик ультразвукового витратоміра (2)

3. Класифікація УЗД

Ультразвукові хвилі несуть інформацію про швидкість потоку рідини, коли вони поширюються через течучу рідину. Таким чином, швидкість потоку рідини можна визначити за допомогою приймаючої ультразвукової хвилі та перетворити на швидкість потоку. За способом виявлення його можна розділити на різні види Ультразвуковий витратомірний перетворювач 1 МГц, наприклад метод різниці швидкостей поширення, метод Доплера, метод зсуву променя, метод шуму та подібний метод. Існує багато типів ультразвукових витратомірів, які можна розділити на різні типи ультразвукових витратомірів відповідно до різних методів класифікації. На додаток до способу виявлення, існують також зонди (перетворювачі) методів встановлення, відповідно до кількості каналів, відповідно до продуктивності та застосування.

В даний час зазвичай використовуються два типи ультразвукових витратомірів, один - доплерівський ультразвуковий витратомір, а інший Настінний ультразвуковий витратомір - це ультразвуковий витратомір різниці в часі. Доплерівський тип використовує метод різниці фаз для вимірювання швидкості потоку, тобто звукова хвиля певної частоти рухається в рідині. Оскільки сама рідина має швидкість руху, виникає частота або фаза ультразвукової хвилі між двома приймачами (або передавачем). Відносну зміну швидкості рідини можна отримати, вимірявши цю відносну зміну; Тип різниці в часі — це вимірювання швидкості потоку за допомогою методу різниці в часі, тобто звукова хвиля з певною швидкістю спричиняє час поширення між двома приймачами (або передавачем) через потік рідини. Вимірюючи цю відносну зміну, можна отримати швидкість потоку рідини. Більшість наших заводів використовують ультразвукові витратоміри із сповільненою зйомкою. Нижче наведено короткий опис цих двох типів ультразвукових витратомірів і конкретних методів вимірювання.

1. Доплерівський ультразвуковий датчик потоку: датчик випромінює ультразвуковий сигнал з частотою f1. Після проходження через зважені частки або бульбашки в рідині в трубопроводі зрушення частоти відображаються на перетворювачах на частоті f2. Тобто доплерівська різниця між f2 і f1 є багатоспектральною різницею частот fd. Нехай швидкість потоку рідини дорівнює v, швидкість ультразвукового звуку дорівнює c, а доплерівський зсув частоти fd пропорційний швидкості потоку рідини v, тобто коли стан трубопроводу, положення встановлення перетворювача має частоту передачі, а швидкість звуку визначається, c, f1 і θ є постійними. Швидкість потоку рідини пропорційна доплерівському зсуву, а швидкість потоку рідини отримують шляхом вимірювання зсуву частоти, отже отримуючи швидкість потоку рідини.

   
   

2. різницевий метод ультразвукового витратоміра

   
   

   Показано принцип роботи зовнішнього ультразвукового витратоміра Transit Time. Він є непрямим методом вимірювання, який використовує пару ультразвукових перетворювачів для поперемінної (або одночасної) передачі та прийому ультразвукових хвиль, опосередкованого вимірювання швидкості потоку рідини шляхом спостереження за різницею часу поширення ультразвукових хвиль у середовищі та розрахунку швидкості потоку. Існує два ультразвукових перетворювача: датчик прямого потоку і датчик протитечії. Два перетворювачі відповідно встановлені по обидва боки трубопроводу рідини та на певній відстані. Внутрішній діаметр трубопроводу дорівнює D, довжина траєкторії ультразвукового ходу дорівнює L, швидкість ультразвукового потоку дорівнює tu, швидкість протитечії дорівнює td, а напрямок поширення ультразвукової хвилі та напрямок потоку рідини змінюються під кутом θ. Через течію рідини час, необхідний ультразвуковій хвилі для поширення довжини довжини L, менший, ніж час, необхідний для поширення протитечії, і різницю в часі можна виразити такою формулою: Вище наведено основний принцип вимірювання швидкості потоку методом різниці в часі. У практичних застосуваннях, залежно від способу встановлення затискач ультразвукового датчика на витратомірі , його можна розділити на затискний тип (сталева стрічка для датчика закріплена та приклеєна до зовнішньої стінки труби за допомогою сполучного агента, вони не контактують з рідиною) і контактний тип (ультразвуковий перетворювач). Встановлюється на ділянку ложки, перетворювач знаходиться в прямому контакті з рідиною, що вимірюється.