Ультразвуковой расходомер

Определение, принцип работы, классификация

• Определение

  Ультразвуковой расходомер – это устройство, принцип работы которого состоит в использовании акустических эффектов, возникающих при перемещении вещества, расход которого требуется вычислить.

• Принцип работы

  Работа устройства основана на явлении смещения звукового колебания, проходящего через движущуюся жидкую среду. В первый раз акустическая технология вычисления расхода жидкости и газа была предложена в 1935 году. Первый опытный образец ультразвукового расходомера был представлен в 1948 году. Благодаря прорыву в сфере электроники, первые надежные устройства появились на рынке в середине 1960-х годов.

• Существующие классификации

  Чаще всего используется два вида ультразвуковых расходомеров:

  1. Доплеровский.

  2. Основанный на разнице времени проходения ультразвуковых колебаний в движущейся жидкой среде.

Устройства последнего типа пользуются наибольшей популярностью. В них ультразвуковые колебания, которые создаются пьезоэлементами, направляются в направлении потока жидкости и навстречу ему. Разность времени прохождения расстояния между излучателем и приемником ультразвуковых импульсов по потоку и против него пропорциональна скорости потока.

Метод Доплера

Способы вычисления расхода жидкости

Для вычисления расхода жидкости ультразвуком, как правило, используют два способа:

• Фазовый – посредством фазовых ультразвуковых расходомеров.
• Частотный – посредством частотно-пакетных ультразвуковых расходомеров.

Первые базируются на вычислении разности фазовых сдвигов двух колебаний ультразвукового типа, направленных по потоку жидкости и против него. Вторые базируются на измерении частот импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний, направленных по потоку жидкости и против него.

Преимущества ультразвуковых расходомеров

В последнее время устройства получили широкое распространение, чему благоприятствовали их преимущества:

• Внушительный динамический диапазон.
• Высокая точность измерений (погрешность колеблется в интервале от 1% до 2%).
• Широкий диапазон диаметров трубопроводов (от 1 см до 250 см).
• Малая инерционность.
• Отсутствие потери давления.
• Широкий диапазон температур и давлений среды.

Ультразвуковые расходомеры воды являются необходимым оборудованием в системах водоснабжения и канализации. Применяются они в различных областях энергетики, промышленности (пищевая, легкая, тяжелая), в металлургии, на аграрных предприятиях. Также устройства используют на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки. Актуальны они и для нужд водоканалов, водоочистных и коммунальных систем.

Оборудование стационарного типа обычно крепится на дне трубы или канала или на стенке трубы (врезные расходомеры). Предназначено оно для вычисления расхода воды и проведения продолжительных измерений в лотках и каналах разных форм, в трубах с частичным или полным заполнением, в открытых естественных и искусственных каналах.

Оборудование портативного типа не нуждается в прямом контакте с потоком для измерения (накладные расходомеры). Среди его особенностей выделяют мобильность, высокую надежность, точность, отсутствие гидравлического сопротивления и помехозащищенность.