Ультразвуковые расходомеры

Трубки Пито-Прандтля

Для измерения малых расходов газа в трубопроводах большого диа­метра могут быть использованы расходомеры скоростного напора – трубки Пито-Прандтля. Способ измерения основан на принципе измерения пере­пада давления, создаваемого между скоростным напором движущейся среды и статическим давлением в трубопроводе. Трубка устанавливается в трубопровод навстречу потоку на расстоянии от верхней образующей. Для измерения давлений и перепада давления используются дифферен­циальные микроманометры типа ММП-3, ММП-4.

Ультразвуковыми расходомерами называют расходомеры, принцип действия которых заключается в измерении какого-либо эффекта (в зависи­мости от расхода), создающегося при прохождении акустических колебаний сквозь поток жидкости или газа. Большинство акустических расходомеров работают в ультразвуковом диапазоне.

Ультразвуковые расходомеры подразделяются на:

– расходомеры, работающие по принципу перемещения акустических колебаний движущейся средой;

– расходомеры, работающие на принципе эффекта Доплера.

Наибольшее применение получили расходомеры, сконструированные на принципе измерения разности времени прохождения акустических коле­баний по направлению потока и против потока измеряемого вещества.

Приборы, в которых акустические колебания проходят перпендикулярно к потоку и измеряется величина отклонения этих колебаний от первона­чального направления, встречаются редко.

Приборы, работающие на принципе эффекта Доплера, используются для измерения местной скорости потока, реже – для измерения расхода вещества и имеют более простые измерительные схемы.

Рис. 12. Основные схемы преобразователей ультразвуковых расходомеров

Ультразвуковые расходомеры, как правило, используют для измерения объемного расхода вещества, но при добавлении в конструкцию расходо­мера, реагирующего на плотность измеряемого вещества акустического преобразователя, возможно измерение массового расхода. Погрешность измерения ультразвуковых расходомеров находится в пределах от 0,1 до 2,5%. Чаще всего такие расходомеры используют при измерении рас­хода жидкости, так как газы имеют низкое акустическое сопротивление и

Автоматизация, метрология, вычислительная техника и связь

характеризуются сложностью получения интенсивных звуковых колебаний. Ультразвуковые расходомеры применяют для измерения расхода в трубах диаметром 10 мм и более.

Ультразвуковые расходомеры отличаются по устройству первичных преобразователей и по используемым измерительным схемам. Высокие частоты акустических колебаний (0,1–10 МГц) используются для измере­ния расхода чистых жидкостей. Для измерения загрязненных сред частоты колебаний значительно уменьшают до нескольких десятков кГц, чтобы предотвратить поглощение и рассеяние акустических колебаний. Длина вол­ны должна быть в разы больше диаметра воздушных пузырей или твердых частиц. Для измерения расхода газов используют низкие частоты.

Преобразователь ультразвукового расходомера состоит из отрезка трубы, на котором установлено два или четыре пьезоэлемента, иногда используют дисковые пьезоэлементы диаметром d и толщиной а, дающие направленное из­лучение. Степень этой направленности зависит от волнового параметра. При не­больших диаметрах труб используют кольцевые излучатели и приемники.

Дата добавления: 2015-06-04