Ultrazvukový prietokomer plynu -čo je ultrazvukový prietokomerzariadenia najčastejšie používané v plynovodoch - je prietokomer inštalovaný na potrubí, ktorým prúdi plyn a meria prietok plynu na princípe ultrazvuku. Jednokanálový ultrazvukový prietokomer plynu je zariadenie vybavené iba jedným kanálom; viackanálový ultrazvukový prietokomer plynu má dva alebo viac kanálov. Základným princípom ultrazvukového prietokomeru plynu na meranie rýchlosti prúdenia je výpočet základných parametrov plynnej tekutiny, ako je rýchlosť, prietok a hustota, meraním doby šírenia ultrazvukových vĺn v plynnom médiu.
Analýza princípu fungovania časového-rozdielu ultrazvukového merania prietoku plynu
Metóda{0}}časového rozdielu pre ultrazvukové meranie prietoku plynu - princíp často uvádzaný vDefinícia ultrazvukového prietokomeru- určuje priemernú rýchlosť plynu pozdĺž zvukového kanála pomocou časového rozdielu medzi dvoma ultrazvukovými signálmi, ktoré sa šíria v rovnakom smere a v opačnom smere. Keď sa ultrazvuk šíri v prúdiacom plynnom médiu, jeho rýchlosť sa mení s rýchlosťou plynu. Konkrétne sa rýchlosť šírenia ultrazvuku mení v rovnakom smere ako rýchlosť plynu: keď sa rýchlosť plynu zvyšuje, zvyšuje sa aj rýchlosť šírenia ultrazvuku v tom istom smere; naopak, ak sa rýchlosť plynu zvyšuje v opačnom smere ako sa šíri ultrazvuk, rýchlosť ultrazvuku sa zodpovedajúcim spôsobom zníži.
Základná štruktúra ultrazvukového snímača prietoku v potrubí
Ako je znázornené na obrázku 2.1 -, typickéSchematický diagram ultrazvukového prietokomeru- dva ultrazvukové prevodníky (označované ako sondy alebo prevodníky) schopné vysielať aj prijímať ultrazvukové impulzy sú zabudované na jednej alebo oboch stranách potrubia. Skutočná cesta ultrazvukového signálu medzi dvoma meničmi sa nazýva zvukový kanál, takže pár meničov tvorí jeden zvukový kanál. Prevodníky sú oddelené od tekutého média zvukovo-priesvitnou membránou alebo časťou steny akustického kanála. V jednom-kanáliultrazvukový prietokomervlnovod medzi dvoma ultrazvukovými meničmi pretína os zariadenia.
Ako je znázornené na obrázku 2.1, priemer potrubia je D a dĺžka priamky medzi koncovými plochami dvoch meničov A a B zabudovaných na oboch stranách potrubia je dĺžka kanála L (tiež nazývaná zvuková dráha L). Jeho vzťah k priemeru D je nasledujúci:
Vo vzorci: Φ je uhol sklonu zvukového kanála, čo je uhol medzi zvukovým kanálom a osou potrubia. Uhol sklonu zvukového kanála je tiež uhlom dopadu ultrazvukovej vlny.
Uhol dopadu - často diskutovaný vŠtruktúra ultrazvukového prietokomeruako aj vBloková schéma ultrazvukového prietokomeru- je ovplyvnené rýchlosťou zvuku v tekutine a rýchlosťou zvuku v materiáli akustického klinu a steny potrubia. Avšak zmena rýchlosti zvuku s teplotou je vo všeobecnosti menšia pre tuhé materiály ako pre plynné materiály. Keď je zmena teploty malá, vplyv akustického klinu a materiálu steny potrubia na presnosť merania možno ignorovať; ak je však rozsah teplotných zmien veľký, musia sa vykonať korekcie na významné zmeny rýchlosti zvuku v akustickom klinu a materiáli steny potrubia.
Prevodník s uhlom dopadu 30 stupňov má vysokú priepustnosť, nízke energetické straty a nízke budiace napätie, vďaka čomu je vhodný pre ručné ultrazvukové prietokomery, kde je striedavé napájanie nepohodlné. Prevodník s uhlom dopadu 45 stupňov má nižšiu priepustnosť, ale veľkosť kryštálu prevodníka môže byť zväčšená, aby sa zvýšilo budiace napätie, vďaka čomu je vhodný pre stacionárne ultrazvukové prietokomery alebo tie, ktoré môžu používať striedavý prúd.
