Ультразвуковые расходомеры

Для определения скоростей нестационарных потоков жидкостей и газов разработаны специальные ультразвуковые методы и соответствующая аппаратура. Определение скорости потока в данных системах производится по изменению параметров ультразвуковых колебаний. Принцип действия ультразвукового расходомера основан на том, что при распространении ультразвуковых колебаний в движущейся среде скорость ультразвука относительно неподвижной системы координат (стенок трубопровода) равна векторной сумме скорости ультразвука относительно среды и скорости самой среды относительно трубопровода. Поэтому если в трубопроводе установлены два пьезоэлектрических преобразователя, излучающих ультразвуковые колебания по направлению потока и против него, и соответственно два приемника ультразвука, расположенных на одинаковом расстоянии от излучателей, то при движении жидкости в трубопроводе сигналы в двух ультразвуковых каналах приходят к приемникам с акустической разностью хода, величина которой однозначно зависит от скорости жидкости.

Принцип действия ультразвуковых расходомеров может быть основан на измерении:

1) времени прохождения ультразвуковых колебаний по потоку и против него;

2) сдвига фаз между ультразвуковыми колебаниями, направляемыми по потоку и против него;

3) разности частот ультразвуковых колебаний, создаваемых автоколебательной схемой и направляемых одновременно по потоку и против него;

4) величины сноса потоком луча ультразвуковых колебаний.

Измерительные схемы ультразвуковых расходомеров первых трех типов могут быть классифицированы следующим образом:

1) двухканальные, в которых имеются два раздельных акустических канала и соответственно две пары пьезопреобразователей;

2) одноканальные, в которых имеются только два пьезопреобра-зователя, служащие попеременно излучателями и приемниками ультразвука.

По акустическим свойствам все конструкции датчиков можно разделить на два основных типа:

· датчик без преломления, в котором угол между осью трубопровода и направлением распространения ультразвуковых колебаний в контролируемой жидкости не зависит от ее акустических свойств;

· датчик с преломлением, в котором угол между осью трубопровода и направлением распространения ультразвуковых колебаний в контролируемой жидкости зависит от ее акустических свойств.

Оптимальный тип датчика для данного конкретного случая измерения расхода жидкости должен определяться условиями измерения и в особенности характеристиками измеряемого вещества.

В большинстве случаев при измерении расхода агрессивных жидкостей и пульп поверхность пьезоэлементов должна быть защищена от соприкосновения с контролируемой средой посредством звукопроводящих элементов, параметры которых должны учитываться при расчетах.

Необходимо отметить, что одноканальные схемы ультразвуковых расходомеров в принципе обеспечивают гораздо более высокую точность измерений, чем соответствующие двухканальные схемы.

Дата добавления: 2015-07-13