Ultrazvukový průtokoměr plynu -co je ultrazvukový průtokoměrzařízení nejběžněji používaná v plynovodech - je průtokoměr instalovaný na potrubí vedoucí proudící plyn a měřící průtok plynu na principu ultrazvuku. Jednokanálový- ultrazvukový průtokoměr plynu je zařízení vybavené pouze jedním kanálem; vícekanálový ultrazvukový průtokoměr plynu má dva nebo více kanálů. Základním principem ultrazvukového průtokoměru plynu pro měření rychlosti proudění je výpočet základních parametrů plynné tekutiny, jako je rychlost, průtok a hustota, měřením doby šíření ultrazvukových vln v plynném médiu.
Analýza principu fungování časového-rozdílu ultrazvukového měření průtoku plynu
Metoda časového-rozdílu pro ultrazvukové měření průtoku plynu - princip často zmiňovaný vDefinice ultrazvukového průtokoměru- určuje průměrnou rychlost plynu podél zvukového kanálu pomocí časového rozdílu mezi dvěma ultrazvukovými signály šířícími se ve stejném směru a v opačném směru. Když se ultrazvuk šíří v proudícím plynném prostředí, jeho rychlost se mění s rychlostí plynu. Konkrétně se rychlost šíření ultrazvuku mění ve stejném směru jako rychlost plynu: když se rychlost plynu zvyšuje, zvyšuje se také rychlost šíření ultrazvuku ve stejném směru; naopak, pokud se rychlost plynu zvyšuje v opačném směru k šíření ultrazvuku, rychlost ultrazvuku se odpovídajícím způsobem sníží.
Základní struktura ultrazvukového snímače průtoku v potrubí
Jak je znázorněno na obrázku 2.1 -, typickéSchematické schéma ultrazvukového průtokoměru- dva ultrazvukové snímače (označované jako sondy nebo snímače) schopné vysílat i přijímat ultrazvukové impulsy jsou zabudovány na jedné nebo obou stranách potrubí. Skutečná cesta ultrazvukového signálu mezi dvěma měniči se nazývá zvukový kanál, takže dvojice měničů tvoří jeden zvukový kanál. Snímače jsou od kapalného média odděleny zvukově -průhlednou membránou nebo částí stěny akustického kanálu. V jednom-kanáluultrazvukový průtokoměrvlnovod mezi dvěma ultrazvukovými měniči protíná osu zařízení.
Jak je znázorněno na obrázku 2.1, průměr potrubí je D a délka přímky mezi čelními plochami dvou převodníků A a B zapuštěných na obou stranách potrubí je délka kanálu L (také nazývaná zvuková cesta L). Jeho vztah k průměru D je následující:
Ve vzorci: Φje úhel sklonu zvukového kanálu, což je úhel mezi zvukovým kanálem a osou potrubí. Úhel sklonu zvukového kanálu je také úhlem dopadu ultrazvukové vlny.
Úhel dopadu - často diskutovaný vKonstrukce ultrazvukového průtokoměrustejně jako vBlokové schéma ultrazvukového průtokoměru- je ovlivněn jak rychlostí zvuku v tekutině, tak rychlostí zvuku v akustickém klínu a materiálu stěny potrubí. Změna rychlosti zvuku s teplotou je však u pevných materiálů obecně menší než u plynných materiálů. Pokud je změna teploty malá, vliv akustického klínu a materiálu stěny potrubí na přesnost měření lze ignorovat; je-li však rozsah teplotních změn velký, musí být provedeny korekce na významné změny rychlosti zvuku v akustickém klínu a materiálu stěn potrubí.
Převodník s úhlem dopadu 30 stupňů má vysokou propustnost, nízké energetické ztráty a nízké budicí napětí, díky čemuž je vhodný pro ruční ultrazvukové průtokoměry, kde je střídavé napájení nepohodlné. Převodník s úhlem dopadu 45 stupňů má nižší propustnost, ale velikost krystalu převodníku lze zvětšit, aby se zvýšilo budicí napětí, takže je vhodný pro stacionární ultrazvukové průtokoměry nebo ty, které mohou používat střídavý proud.
