Ультразвуковые расходомеры

Замечание

Замечание

Преимущественное применение в вихревых расходомерах нашли призматические тела прямоугольной, треугольной или трапецеидальной (дельтообразной) форм. Отсюда идет название вихревого измерителя расхода — дельта метр.

Имеется много способов преобразования вихревых колебаний в выходной сигнал. Они основаны на использовании периодических колебаний давления или скорости струй с обеих сторон обтекаемого тела. В качестве чувствительного элемента преобразователя применяются один или два полупроводниковых термоанемометра, тензометрические преобразователи силы или ультразвуковые средства для определения периодических изменений силы, происходящих при вихревом движении вещества.

Снаружи трубопровода размещен излучатель, а с другой стороны — приемник ультразвуковых колебаний, реагирующие на вихревые колебания потока. Этот метод имеет свои достоинства, но присутствие в жидкости твердых частиц или газовых пузырьков будет сказываться на выходном сигнале.

Вихревые расходомеры с телом обтекания треугольного трапецеидального и квадратного типов предназначены для труб диаметром D от 50 мм до 300 мм.

Действие ультразвуковых расходомеров основано на зависимости от расхода вещества разности времен прохождения ультразвуковых сигналов по потоку вещества и против него. Измеряется время прохождения ультразвукового сигнала от одного излучателя до приемника по направлению течения вещества (например, жидкости), так и против его течения. Разница во времени прохождения ультразвукового сигнала будет прямо пропорциональна скорости потока вещества, а знак этой разности покажет направление потока.

В трубопроводе на его внешней поверхности устанавливаются два первичных измерительных преобразователя-излучателя ультразвуковых колебаний и два их приемника (частота ультразвуковых колебаний составляет 1...3 МГц). При скорости ультразвука с длительность прохождения импульса в неподвижной жидкости, находящейся в трубопроводе, составит

где— расстояние между излучателями и приемниками ультразвуковых колебаний.

При перемещении жидкости со скоростью v время прохождения ультразвука по направлению потокаи навстречу емуравно:

откуда разность времен прохождения импульсов по потоку и против потока, учитывая, что

(5.104)

Рис. 94. Двухканальная схема ультразвукового преобразователя:

/ — излучающий пьезоэлемент; 2 — приемные пьезоэлементы

Основными элементами преобразователей являются пьезоэлементы, преобразующие переменное электрическое напряжение в ультразвуковые колебания среды. Часто применяются кольцевые пьезопреобразователи, создающие не направленное, а сферическое излучение. Может быть реализована одноканальная схема ультразвукового преобразователя, в которой каждый из двух пьезоэлементов по очереди излучает и принимает акустические колебания. На рис. 5.94 представлена двухканальная схема ультразвукового преобразователя, на которой средний пьезоэлемент является излучающим, а два крайних — приемными.

Дата добавления: 2014-01-06