+38(057) 727-06-42 +38(050) 727-06-42
+38(067) 472-59-89 buy@eltaltd.com.ua

График работы: Пн-Пт с 8:00 до 18:00
Корзина пуста
и ждет заказов
1 € = 31.12 грн.

Ультразвуковой расходомер: принцип действия и основные типы.

11.04.2019

Ультразвуковой расходомер – это специальный датчик, который позволяет определить уровень расхода потока жидкостей или газов в сечении трубы с помощью ультразвуковых сигналов.ультразвуковой расходомер накладной картинка

СОДЕРЖАНИЕ:

  1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ
  2. ТИПЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ
  3. МОНТАЖ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ РАСХОДА

Конструкция и принцип работы

Представляемые датчики расхода пользуются специальным сигналом - ультразвуковым импульсом. Он начинается с частот более 200кГц и может достигать отметки в 1000МГц.

Расходомер состоит из трех основных элементов

  1.  Источника сигнала.
  2.  Приемника.
  3.  Преобразователя.

Дополнительно также может устанавливаться встроенный в ультразвуковой расходомер счетчик.

Сигнал из источника проходит сквозь поток и попадает на приемник и далее на преобразователь, который анализирует результат. Один датчик это и источник, и приемник в одном корпусе.

Для более высокой точности работы следует устанавливать несколько пар таких датчиков. Они располагаются друг напротив друга и поочередно обмениваются сигналами. В большинстве случаев они находятся по диагонали от оси трубопровода. Такое расположение обусловлено необходимостью обмениваться звуковыми сигналами как по направлению течения потока вещества, так и против него.

Когда трубопровод пуст, то оба сигнала проходят это расстояние с одинаковой скоростью. Когда вещество пускается по трубе, то импульс по направлению течения  потока будет ускоряться, а против - замедляться. Чем быстрее течение, тем больше разница во времени в движении по потоку и в обратном направлении.

Зависимость этих значений прямопропорциональна скорости потока. Зная параметры сечения трубы и характеристики вещества, таким образом можно определить расход.

Схема фаз ультразвукового измерения расхода


Типы ультразвуковых расходомеров

 .Существует несколько видов ультразвуковых расходомеров в зависимости от метода измерения:

  1. Фазные (фазового сдвига)
  2. Доплеровские расходомеры.
  3. Время импульсные.

Фазовые расходомеры фиксируют изменение частоты получения сигнала на приемных пьезоэлементах. Далее составляется соотношение амплитуды и скорости, с которой ультразвук проходит в направлении потока. Отдельный график составляется для сигналов, проходящих в обратную сторону. Все замеры делаются на одном и том же расстоянии.

Параметр фазового сдвига обозначает изменения соотношения в скорости сигналов вдоль потока и против него. Таким образом, он напрямую зависит от характеристик вещества. Частота в таких расходомерах зачастую, равна амплитуде.

Допперовские расходомеры позволяют определить скорость в зависимости от рассеивания волн ультразвука, контактируя с частицами, которые находятся в потоке. Это могут быть твердые частички примесей или даже пузырьки газа. Датчики анализируют изменение частоты отражения сигнала от таких тел, тем самым позволяя определить скорость, с которой они движутся в потоке.

Такой способ позволяет осуществлять измерения расхода в веществах с большой долей примесей и загрязнения. Минусом является меньшая точность, так как собираются данные с самых разнообразных частиц в потоке.Схема работы допперовского ультразвукового расходомера

Время-импульсный метод ультразвуковых расходомеров состоит в анализе времени прохождения сигналов от источника к приемнику в двух направлениях, в направлении потока и против него. То есть они анализируют снос звукового сигнала движущимся потоком вещества.

Такое измерения разности времени пропорционально скорости потока. Время прохождения сигнала зависит от температуры, давления и плотности вещества. То есть если знать эти параметры можно вывести соотношение и определять расход вещества. Разность времени распространения ультразвукового сигнала в этом случае пропорциональна величине расхода.

Монтаж ультразвуковых датчиков расхода

Уникальной чертой датчиков с ультразвуковым сигналом является широкие возможности для установки.

Существуют несколько видов датчика в зависимости от монтажа:

  •  встраиваемые
  •  накладные
  •  для открытых поверхностей

Встраиваемые в трубопровод датчики могут монтироваться сквозь стенки имеющейся трубы. Также расходомер может иметь свое сечение, в котором происходят расчеты. В этом случае, он зачастую крепиться с помощью фланца.

Преимуществом такого метода является прямой контакт со средой, что увеличивает точность расчетов.

Недостатком является обязательное механическое вмешательство в сечение трубопровода и нео

Портативный ультразвуковой расходомер фото

бходимость остановки потока в случае демонтажа.


Накладные датчики позволяют избежать таких проблем. Их можно с помощью специальных зажимов устанавливать снаружи трубы. Сигнал проходит непосредственно через стенки трубы и отражается от них, попадая в приемник.

Преимуществом метода является возможность быстрого и безболезненного для всего процесса демонтажа датчиков. Также такая схема позволяет использовать расходомеры на трубах с большим диаметров.

Недостатком такого метода является меньшая точность. Для установки будет необходим и дополнительный крепеж в виде хомутов. Датчики такого типа могут устанавливаться и на рейку.

Датчики для отрытых поверхностей подразумевают использования в открытых каналах и резервуарах. В преобразователях расхода этого типа устанавливают также дополнительные устройства подавления ложных сигналов.

Преимуществом метода является возможность замера расхода потока в открытых источниках.

Недостатком является возможность влияния на точность факторов внешней среды.

При монтаже любого из видов датчиков следует придерживаться нескольких условий.


Не стоит ставить датчики на нижней и верхней стенке т.к. вверху воздух, пузырьки, а внизу может формироваться остаток. Лучше устанавливать их на боковых поверхностях или вертикальных участках.Важно соблюдать минимальные расстояния прямого участка трубы. Это приблизительно 10 диаметров до датчиков и 5 после них. Это позволяет избегать турбулентности потока.

Места установки следует очистить от изоляции, краски и ржавчины. 

В завершение стоит сказать, что ультразвуковые датчики представляют собой хорошее решение в работе по измерению расхода в тяжелых условиях. Широкий диапазон способов установки и типов датчиков позволяет подобрать для себя наиболее подходящий вариант.

На нашем сайте eltraltd.com.ua вы можете ознакомиться с целым каталогом ультразвуковых расходомеров Siemens Sitrans US.

Подписывайтесь на наши обновления: