تصميم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية باستخدام طريقة فرق التوقيت

ملخص: تُقدم معلومات تصميم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بفارق التوقيت من قِبل مُصنِّعي مقاييس التدفق المتميزين. في السنوات الأخيرة، استُخدمت مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع نظرًا لعدم تلامسها وعدم تأثرها بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للسوائل. يُعد القياس الدقيق لزمن انتشار الموجات فوق الصوتية في مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بفارق التوقيت مفتاحًا لتحسين دقة القياس، وهو أمرٌ شائعٌ حاليًا. يختار العديد من مُصنِّعي مقاييس التدفق نماذج وعروض أسعار. نرحب باستفساراتكم. فيما يلي تفاصيل تصميم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بفارق التوقيت. في السنوات الأخيرة، استُخدمت مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع نظرًا لعدم تلامسها وعدم تأثرها بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للسوائل. يُعد القياس الدقيق لزمن انتشار الموجات فوق الصوتية مفتاحًا لتحسين دقة القياس. وبما أن دقة رقاقة قياس الوقت الحالية قد وصلت إلى مستوى ps، فإن مفتاح تحسين دقة قياس الوقت هو الحكم الدقيق على الموجة فوق الصوتية لحظة وصولها إلى الشكل. يُعدّ شكل موجة إشارة الموجات فوق الصوتية بالغ الأهمية لتحديد وقت وصولها بدقة. بناءً على ذلك، تُصمّم هذه الورقة البحثية مقياس تدفق بالموجات فوق الصوتية بفارق زمني، وتُقدّم فكرة تصميم دائرة تنفيذه المادية. 1. مبدأ القياس: طريقة فارق التوقيت هي طريقة لإيجاد سرعة التدفق بناءً على العلاقة بين فرق زمن انتشار الموجات فوق الصوتية في السائل (الأمامي والعكسي) وسرعة تدفق السائل المُقاس. جوهر الأمر هو أن سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في السائل تتأثر بتدفق السائل، وأن الزمن المُقاس سيختلف في التدفق الأمامي والعكسي. يظهر الرسم التخطيطي في الشكل 1: زاوية تركيب محول التيار المعاكس ومحول التيار السفلي بالنسبة لمحور خط الأنابيب هي θ، وقطر الأنبوب هو D، والمسافة الخطية بين المحولين هي L، وسرعة السائل هي v. الشكل 1 مبدأ عمل مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بفارق التوقيت عند القياس، يتم استخدام محول التيار المعاكس ومحول التيار السفلي بالتناوب كطرفي استقبال وإرسال للموجات فوق الصوتية. السرعة الفعلية لانتشار الموجة فوق الصوتية c0 هي سرعة الصوت c ومكون السرعة vcos للسائل في اتجاه القناة θSum: c0 = c±vcosθ (1) في هذا الوقت، يكون وقت انتشار التدفق الأمامي والعكسي: (2) من الصيغة أعلاه، يمكن الحصول على فرق الوقت بين التدفق الأمامي والعكسي على النحو التالي: (3) نظرًا لأن أقصى سرعة تدفق قابلة للقياس لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية العام تبلغ حوالي 10 م/ث، وسرعة انتشار الصوت في السائل تبلغ حوالي 1500 م/ث، وهي أكبر بكثير من سرعة السائل، لذلك يمكن تقريب فرق الوقت بين التدفق الأمامي والعكسي على النحو التالي: (4) وبالتالي، يمكن التعبير عن سرعة تدفق السائل وصيغة التدفق على النحو التالي: (5) (6) يمكن ملاحظة من الصيغة (5) أن الموجة فوق الصوتية هي تدفق أمامي وعكسي دقة قياس يؤثر زمن الانتشار بشكل مباشر على دقة القياس ونطاق قياس سرعة التدفق. 2 تصميم أجهزة النظام يظهر الرسم التخطيطي لهيكل أجهزة النظام في الشكل 2. الشكل 2 رسم تخطيطي لهيكل أجهزة النظام تتضمن أجهزة النظام بشكل أساسي وحدة إمداد الطاقة ووحدة إرسال واستقبال الإشارة ووحدة معالجة الإشارة ووحدة قياس شريحة التوقيت ووحدة المعالج الدقيق MSP430F1612 ووحدة اكتساب بيانات النظام. يتم تقديم تصميم الدائرة للعديد من الوحدات المهمة بإيجاز أدناه. 2.1 تصميم دائرة وحدة معالجة الإشارة كما هو موضح في الرسم التخطيطي لهيكل أجهزة النظام في الشكل 2، تتضمن وحدة معالجة الإشارة خمسة روابط: تضخيم المرحلة الأولى وتضخيم الكسب القابل للتحكم في المرحلة الثانية وتصفية النطاق الترددي وتصحيح نصف الموجة ومقارنة العتبة. من بينها، تم بناء تضخيم المرحلة الأولى وتصفية النطاق الترددي باستخدام مكبر التشغيل OPA2725. تتكون دائرة مقوم نصف الموجة من الثنائيات والمقاومات. يتم تحقيق مضخم الكسب القابل للتحكم في المرحلة الثانية بواسطة مضخم الكسب المتحكم في الجهد VCA822. تتم مقارنة دوائر الارتباط الأربعة هذه وهي بسيطة، لذا فإن ما يلي يقدم بشكل أساسي البنية المحددة لدائرة مقارنة العتبة. تظهر دائرة مقارنة العتبة في الشكل 3، ومن بينها يختار المقارن شريحة AD8611 من شركة Ana-logDevices، ويبلغ تأخير انتشارها 4 نانوثانية. عندما تكون سعة إشارة الدخل أعلى من المستوى المرجعي، يُخرج طرف الخرج QA مستوى عاليًا، وعندما تكون سعة إشارة الدخل أقل من المستوى المرجعي، يُخرج طرف الخرج QA مستوى منخفضًا. لذلك، من خلال توصيل إشارة الموجات فوق الصوتية المراد معالجتها بمنفذ إدخال الإشارة وإضافة مستوى مرجعي، يمكن إخراج سلسلة من إشارات الموجة المربعة المقارنة. وقت الحافة الصاعدة والحافة الهابطة لإشارة الموجة المربعة هو وقت وصول إشارة الموجات فوق الصوتية. يتم توفير المستوى المرجعي المطلوب للمقارن بواسطة دائرة العتبة. تتكون دائرة العتبة من مزيج من مضخم الأجهزة ومضخم التشغيل. مضخم الأجهزة هو مضخم أجهزة عالي الدقة IN114 بمكسب . الشكل 3. دائرة مقارنة العتبات 2.2 تصميم دائرة وحدة قياس شريحة التوقيت. تتضمن إشارة الموجة المربعة المُستقاة بعد مرورها عبر وحدة معالجة الإشارة إشارة الوقت التي يحتاج النظام إلى تسجيلها، وتُسجل هذه النقاط الزمنية بدقة وتُرسل إلى المعالج الدقيق لمزيد من التحليل والتقييم. تُعد الحسابات جزءًا أساسيًا من قياس تدفق النظام. لذلك، يجب اختيار شريحة توقيت ذات دقة قياس عالية وسرعة استجابة عالية. في هذه الورقة، تم اختيار شريحة قياس الوقت عالية الدقة TDC-GP2 لتحقيق التوقيت. تتميز TDC-GP2 بوظائف مثل مولد نبضات عالي السرعة، وتفعيل إشارة التوقف، والتحكم في الساعة. هذه الوحدات الوظيفية تجعلها تلبي مختلف متطلبات قياس مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية. نظرًا لضرورة TDC-GP2 هنا لقياس عزم حافة إشارة الموجة المربعة، بما في ذلك الحواف الصاعدة والهابطة، يلزم وجود شريحتي توقيت TDC-GP2 لقياس الوقت. إحداهما مُعدّة للتشغيل عند الحافة الصاعدة، والأخرى مُعدّة للتشغيل عند الحافة الهابطة. لتفعيل الحافة الهابطة، قم بقياس أول ثلاثة عزوم حافة صاعدة وأول ثلاثة عزوم حافة هابطة لإشارة الموجة المربعة على التوالي. يوضح الشكل 4 تصميم دائرة تطبيقه. الشكل 4 دائرة قياس رقاقة التوقيت. هذا هو محتوى هذه المقالة بالكامل. نرحب باستفساراتكم حول اختيار مقياس التدفق وعرض أسعار مصنعنا. "تصميم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بفارق التوقيت".

لا يمكن لأي شخص شاهد أحدث جهاز قياس تدفق الكتلة بالموجات فوق الصوتية قيد التشغيل إلا أن ينبهر بمدى تقدم التكنولوجيا على مدار السنوات القليلة الماضية.

ماذا تنتظر؟ ألا ترغب في الحصول على دعم مثالي لمقياس تدفق الكتلة كوريوليس من إيمرسون؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فانتقل إلى مقياس تدفق الكتلة فورًا!

موقع إلكتروني شيق يقدم إرشادات (ويوصي بمنتجات) لمصنعي عدادات تدفق الكتلة والدوامة هو Sincerity Flow Meter. تواصل معنا على Sincerity Flow Meter، وسيتم حل مشكلتك.

بفضل مصنعها المتكامل، تُلبي شركة بكين سينسيريتي للمعدات الأوتوماتيكية المحدودة أعلى معايير الجودة، مهما كان نوع المنتج. يتولى فريق متخصص من الخبراء هذه الخدمات ذات القيمة المضافة، لضمان تلبية احتياجات العملاء في الوقت المحدد، ومراقبة جودة وأداء عدادات تدفق الكتلة باستمرار وفقًا لأعلى المعايير الدولية. تفضل بزيارة موقع "سينسيريتي لعدادات التدفق" لمعرفة المزيد.

إن التعمق في جذورنا والاعتراف بتراثنا يمكن أن يكون مثمرًا على مستوى الجودة العالية والمستوى المهني لمقياس تدفق الكتلة.