Home / مقالات / فلومتر / فلومترهای اولتراسونیک

فلومترهای اولتراسونیک

فلومترهای اولتراسونیک
فلومترهای اولتراسونیک یا همان مافوق صوت برای اندازه گیری فلوسیالات از امواج مافوق صوت با فرکانس بین 0.5 تا 20مگاهرتز استفاده می نمایند . اصولا فلومترهای اولترا سونیک به دو دسته تقسیم بندی می شوند .آن هایی که براساس جابجایی داپلری کار میکنند و آن هایی که براساس زمان عبور عمل میکنند .

این فلومترها هم با سیالات خالص و هم با سیالات ابکی حاوی ذرات یا ناپیوستگی های آکوستیک دیگر نیز به خوبی می توانند کار کنند میکروپروسسورها مورد استفاده در این فلومترها این امکان را به وجود آورده اند که با انواع سیالات کار کنند و به طور خودکار نوع آن را تشخیص دهند درنتیجه به دلیل قابلیت های بالای میکروپروسسورها، فلومترهای اولتراسونیک دارای دقت بسیار بالایی هستند که تا 5% نیز می رسد
فلومتر های اولتراسونیک اثر داپلر
در 1842فیزیکدانی به نام دوپلر کشف کرد که اگر یک منبع صوت به به یک گیرنده نزدیک شود .فرکانس صدای شنیده شده بیشتر م شود و اگر منبع و گیرنده از هم دور شوند فرکانس صدای شنیده شده کاهش می یابد یعین هرگاه منبع صوت نزدیک می شود طول موج صوت کوتاه تر و هرگاه منبع دور شود طول موج بلندتر دریافت می شود .

این اثر در جاد ها هنگام عبور یک ماشین از روبرو اگر در حال بوق زدن باشد کاملا مشهوداست این جا به جایی در فرکانس اساس کار فلومترهای صوتی جا به جایی دوپلر است . مبدل فلومتر یه پالس یا پرتو مافوق صوت به صورت مورب به درون سیال در حال عبور می فرستد . امواج صوتی به وسیله ناپیوستگی های صوتی مانند ذرات، حباب های گاز یا حتس آشفتگی های گردابی برگشت داده می شوند .1
فلومتر برای به دست اوردن سرعت سیال، سرعت ناپیوستگی هارا محاسبه می کند که رابطه آن به صورت زیر می باشد .
V=(f0-f1)c/2f0 cos (a)
که در این رابطه c سرعت صوت درون مبدل f فرکانس بازتاب شده و a زاویه بین کریستال های فرستنده و گیرنده با لوله است. چون عبارت حاصله برابربا یک مقدار ثابت می باشد می توان رابطه را به صورت زیر نوشت.
V=(f0-f1)k
جهت عملکرد مناسب فلومتر دوپلر وجود ناپیوستگی های آکوستیک ضروری است. طبق یک قانون کلی برای انعکاس سیگنال مناسب باید ذرات با چگالی 80 تا 100 میلی گرم بر لیتر با اندازه 75 کرون در سیال وجود داشته باشد. دقت شود که اگر یا تراکم ذرات تغییر کند دامنه سیگنال دریافتی شیفت پیدا کرده و باعث خطا می شود . فلومترهای دوپلر اغلب برای سیالاتی مانند سیالات آبکی استفاده می شوند . اگر تراکم ذرات خیلی زیاد شود یا مقدار زیادی گاز یا هوا وارد سیال شود سیگنال دوپلر برگشتی تضعیف می شود تا جایی که در مقایسه با نویز قابل تشخیص نخواهد بود .
سیگنال دوپلر برگشتی به ازای هر فوت بر ثانیه از سرعت سیال تقریبا شش هرتز جابه جا می شود . بنابراین در سرعت های کمتر از یک فوت بر ثانیه استفاده از این فلومتر ها عملی نخواهد بود در نتیجه برای استفاده از فلومتر دوپلر در سرعت های بالا محدودیتی ندارد چنانکه سرعت های 40 تا 50 فوت بر ثانیه نیز توسط برخی از این فلومتر ها قابل اندازه گیری است .
فلومترهای اولتراسونیک زمان عبور
در فلومتر اولتراسونیک زمان عبور زمان انتقال سیگنال مافوق صوت بین دو مبدل که یکی در بالادست و دیگری کمی پایین تر قرار دارد را اندازه گیری می کند که زمان تلف شده برای عبور سیگنال بین این دو مبدل سرعت سیال را مشخص می کند . اگر سرعت سیال صفر باشد زمان انتقال از بالا به پایین برابر با زمان انتقال از پایین به بالا است، اما اگر سیال جریان داشته باشد سرعت سیگنال از پایین دست به بالا دست کاهش و سرعت سیگنال از بالا دست به پایین دست افزایش می یابد و در وافع سرعت سیگنال صوتی در جهت عبور سیال افزایش و در خلاف جهت عبور سیال کاهش می یابد سرعت سیال از رابطه زیر به دست می اید
Vf=kdt/TL
در رابطه فوق k ضریب کالیبراسیون برای واحد های حجم و زمان استفاده شده است و dt اختلاف زمانی بین زمان های انتقال بالادست و پایین دست و T زمان انتقال در سرعت سیال صفر می باشد .
فلومترهای اولتراسونیک بسیار دقیق می باشند

خطای این فلومترها ناشی از عواملی مانند ثابت نماندن سرعت صوت و خطا در پردازش دستگاه های الکترونیکی برای محاسبه زمان انتقال می باشد سرعت صوت درون سیال به چگالی و دمای آن بستگی دارد که برای هر دوی آن ها باید جبران سازی صورت گیرد . به علاوه تغییر در سرعت صوت باعث تغییر در زاویه بازتابش a می شود که به نوبه خود روی مسافت سیگنال ارسالی اثر می گذارد. فلومترهای اولتراسونیک زمان عبور هم برای سیالات بسیار داغ مانند سولفور مایع و هم بسییار سرد مانند نیتروژن مایع می تواند مورداستفاده قرار گیرد . در واقع این فلومتر ها برای اندازه گیری جریان مایعات برودتی تا 300 درجه سانتی گراد و فلزات مذاب قابل استفاده هستند همچنین این فلومترها برای جریان های بسیار پایین قابل استفاده می باشد و اغلب برای اندازه گیری جریان نفت خام و سیالات حاوی ذرات جزیی در صنایع نفتی استفاده می شوند و این فلومترها همچنین برای مایعاتی که ویسکوزیته بالا دارند و برای اندازه گیری جریان گازی در نیروگاه ها برای لوله ها با قطر بزرگ نیز استفاده می شود.

تنوع درطراحی ها
دبی سنج های اولتراسونیک از نظر نصب و طراحی به دوسته مطابق شکل زیر تقسیم می شوند
1- دبی سنج فراصوت گیره ای(clamp on ultrasonic flow meter)
این نوع فلومترها برروی خط لوله نصب می شود . در نتیجه از این فلومتر می توان برای اندازه گیری فلو سیالات به طور موقت و یا برای چک کردن فلوعبوری از خط لوله استفاده کرد.فلومترهای اولتراسونیک clamp-on ( گیره ای) خود نیز در دو نوع تک و دو سنسوری موجود هستند در نوع تک سنسور کریستال های فرستنده و گیرنده روی بک بدنه سنسور قراردارند که با گیره به یک نقطه از سطح لوله متصل می شوند .اما در نوع دو سنسوری فرستنده و گیرنده روی دو بدنه جدا قرار می گیرند .

فلومترهای دوپلر clamp-on هم از نظر دیواره لوله و هم از نظر فاصله هوایی بین دو لوله و سنسور دچار ضعف هستند، اگر لوله از جنس استیل باشد ممکن است سیگنال انتقالی را به اندازه ای به دور منتقل کند که بازگشت آن باعث تغییر در مقدار خوانده شده توسط سنسور و در نتیجه تداخل در عملکرد فلومتر شود، به علاوه ناپیوستگی های آکوستیک مزاحمی نیز در خط لوله های بتنی و پلاستیکی نیز وجود دارد که هم باعث پراکندگی سیگنال ارسالی و هم تضعیف سیگنال برگشتی می شوند . منجر به پایین آمدن شدید دقت می شود.

دبی سنج فراصوتی در خط In Line Ultrasonic Flow meter
این نوع فلومتر در خط لوله نصب شده به منظور اندازه گیری پیوسته با دقت بالا، بدون نیاز به تعمیر و نگهداری عدم ایجاد افت فشار و عدم وابستگی به عدد رینولدز می تواند مورداستفاده قرار گیردمبدل مورد استفاده در فلومترهای In Line مبدل نوع Wetted Sensor (سنسورر مرطوب) می باشد که برای دو نوع فلومتر اولتراسونیک (داپلر و زمان عبور ) قابل استفاده می باشد . این نوع مبدل بسیاری از محدودیت های ضعیف سیگنال را برطرف کرده . فلومترها با مبدل های Wetted Sensor به صورت تک مسیره و چند مسیره ساخته می شوند که در نوع تک مسیره یک جفت مبدل وجود دارد که اندازه گیری سرعت را در یک قطر از لوله انجام می دهد .

این جفت مبدل مطابق شکل زیر دردو جهت مختلف روبروی هم و با زوایه 45 درجه نسبت به لوله قرارگرفته الند . این فلومترها از یک ضریب اندازه گیری استفاده می کنند که از قبل به کک کالیبراسیون تعیین شده تا بی ثباتی در سرعت مقطعی و بی نطمی ساختار لوله را جبران کنددر نوع چند مسیره از چندین جفت مبدل برای اندازه گیری سرعت در کل مقطع لوله استفاده می شود این فلومترها باعث بالارفتن دقت فلوسنج شده و در لوله های با قطر بزرگ و جاهایی که سرعت در تمام سطح مفطع یکسان نیست کاربرد زیادی دارد. مبدل های چند مسیره در دو ارایش مزابق شکل زیر ساخته می شوند دقت شود هر چه تعداد مسیرها بیشتر شود دقت فلومتر نیز بیشتر می شود

فلومترهای اولتراسونیک زمان عبور با مبدل های Wetted Sensor برای لوله های با قطر کم به صورت محوری ساخته می شود که قطر این نوع فلومترها به خاطر افزایش حساسیت به جریان های کم، از قطر لوله بیشتر می باشد.

فلومتر التراسونیک,فلومتر اب,فلومتر التراسونیک چیست؟, دبی سنج التراسونیک

Check Also

تفاوت بین BDV و PSV

دریچه های (Blow down BDV) بخشی از سیستم ایمنی واحد یا یک بخشی از سیستم …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شماره تماس

021-88746663

021-88746664


.

کمک نیاز دارید? چت از طریق واتساپ