Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковые расходомеры используют звуковые волны, чтобы определить скорость потока. Импульсы от пьезоэлектрического преобразователя распространяются по движущемуся продукту на скорости звука и позволяют дать оценку скорости потока. В настоящее время существует два метода измерения скорости.
Первый ультразвуковой метод использует время прохождения звукового импульса между двумя противостоящими датчиками, установленными таким образом, что направление движения звуковых волн, проходящие между ними, находится под углом 45 градусов к направлению потока внутри трубопровода. К скорости звука в потоке прибавляется скорость самого потока в одном направлении и вычитается при прохождении звука в другом направлении. Одновременное измерение скорости в двух направлениях дает нам в чистом виде только скорость потока. Изменения скорости звука в потоке при изменении температуры, давления, молекулярного состава не влияют на точность измерения. В то время как этот метод хорошо работает в большинстве жидкостей или газов, важно, чтобы они были однородны во избежание рассеяния звуковых волн между датчиками.
Другой тип ультразвукового расходомера основан на использовании эффекта Доплера. Этот тип ультразвукового измерителя также использует два датчика, но они монтируются рядом на одной стороне трубопровода. Ультразвуковые волны постоянной частоты излучаются в поток одним из датчиков. Неоднородности внутри потока жидкости отражают звук обратно в другой датчик, являющийся приемником. Доплеровские принцип гласит, что если есть относительное движение между приемником и передатчиком, то частота сигнала и длина волны будут меняться пропорционально скорости движения. В данном случае неоднородности, отражающие сигнал, движутся со скоростью потока. Электронным методом определяется разница частот передатчика и приемника и, соответственно, вычисляется скорость потока. В отличии от первого метода, при использовании эффекта Доплера в потоке обязательно должны быть неоднородности, отражающие сигнал.
Ультразвуковые расходомеры имеют ряд преимуществ: легкость установки (современные ультразвуковые расходомеры устанавливаются на поверхность трубопроводов, не требуя дополнительных врезок), незначительную зависимость стоимости от диаметра трубопровода, очень большой допустимый диапазон изменений измеряемого расхода. Но их точность сильно зависит от условий потока. Высокая точность достижима с ультразвуковыми расходомерами только при специальной настройке на конкретный поток.