Principio de funcionamiento del caudalímetro ultrasónico

Principio de funcionamiento del caudalímetro ultrasónico. Cuando las ondas ultrasónicas se transmiten en un fluido en movimiento, transmiten información sobre el caudal del fluido. Por lo tanto, la velocidad del fluido se puede detectar mediante las ondas ultrasónicas recibidas y luego se convierte en flujo. Los pulsos ultrasónicos viajan a través de la tubería de un sensor a otro, como un barquero cruzando un río. Cuando el gas está inactivo, el pulso de sonido viaja en ambas direcciones a la misma velocidad (velocidad sónica, C). Si el gas en la tubería tiene una velocidad de flujo V (la velocidad de flujo no es cero), el pulso de sonido en la dirección del flujo se transmitirá más rápido, mientras que el pulso de sonido en la dirección contraria se transmitirá más lento. De esta manera, el tiempo de transmisión aguas abajo tD será más corto, mientras que el tiempo de transmisión aguas arriba tU será más largo. Los tiempos de transmisión más largos o más cortos mencionados aquí se comparan con el tiempo de transmisión cuando el gas está inactivo; según el método de detección, se puede dividir en método de diferencia de velocidad de transmisión, método Doppler, método de desplazamiento del haz, método de ruido y métodos relacionados. Diferentes tipos de caudalímetros ultrasónicos . El caudalímetro de ondas acústicas es un tipo de caudalímetro que se ha comenzado a utilizar gracias al rápido desarrollo de la tecnología de circuitos integrados en los últimos diez años. Según el principio de detección de señales, los caudalímetros ultrasónicos actuales se dividen, a grandes rasgos, en métodos de diferencia de velocidad de transmisión (incluyendo: método de diferencia de tiempo directa, método de diferencia de tiempo, método de diferencia de fase, método de diferencia de frecuencia), método de desplazamiento del haz, método Doppler, métodos relacionados, método de filtrado espacial y método de ruido, entre otros. Entre ellos, el método de ruido es el más simple en principio y estructura, fácil de medir y transportar, económico pero de baja precisión, y adecuado para su uso en situaciones donde la precisión de la medición de caudal no es alta. Dado que los principios básicos de los métodos de diferencia de tiempo directa, método de diferencia de tiempo, método de diferencia de frecuencia y método de diferencia de fase reflejan la velocidad del flujo del fluido midiendo la diferencia entre las velocidades de transmisión de los pulsos ultrasónicos aguas arriba y aguas abajo, se denominan colectivamente método de diferencia de velocidad de transmisión. Entre ellos, los métodos de diferencia de frecuencia y de diferencia de tiempo superan el error causado por la variación de la velocidad del sonido con la temperatura del fluido y ofrecen una alta precisión, por lo que son ampliamente utilizados. Según los diferentes métodos de configuración del transductor, la diferencia de velocidad de transmisión se divide en: método Z (método de transmisión), método V (método de reflexión), método X (método de cruce), etc. El método de desplazamiento del haz refleja la velocidad del flujo del fluido utilizando la dirección de transmisión del haz ultrasónico en el fluido para cambiar con el cambio de velocidad del flujo del fluido. Cuando la velocidad del flujo es baja, la sensibilidad es muy baja y la aplicabilidad es baja. El método Doppler utiliza el principio del Doppler acústico para determinar el caudal del fluido midiendo el desplazamiento de la frecuencia Doppler ultrasónica dispersada por el cuerpo dispersor en el fluido no homogéneo. Es adecuado para la medición del flujo de fluidos que contienen partículas suspendidas y burbujas. El método relevante es utilizar tecnología relevante para medir el caudal. En principio, la precisión de la medición de este método no tiene que ver con la velocidad del sonido en el fluido, por lo que no tiene que ver con la temperatura del fluido, la concentración, etc., por lo que la precisión de la medición es alta y el rango de aplicación es amplio. Sin embargo, el precio de los dispositivos relacionados es alto y el circuito es más complejo. Tras la generalización de los microprocesadores, esta deficiencia se ha superado. El método de ruido (método de escucha) se basa en el principio de que el ruido generado cuando el fluido en la tubería está activo está relacionado con su velocidad de flujo. Tras detectar el ruido, se indica la velocidad o el valor del flujo. El método es sencillo y el equipo es económico, pero su precisión es baja. Los métodos mencionados tienen sus propias características y deben basarse en las propiedades del fluido medido. Se seleccionan factores como la distribución del caudal, la ubicación de la tubería y los requisitos de precisión de la medición. En general, dado que la temperatura del fluido de trabajo en la producción industrial no puede mantenerse estable, se suelen utilizar los métodos de diferencia de frecuencia y de diferencia de tiempo. El método de tiempo de tránsito directo solo se utiliza cuando el diámetro de la tubería es grande. Los criterios de selección para el método de instalación del transductor suelen ser: cuando el fluido fluye paralelo al eje del tubo, se utiliza el método Z; cuando la dirección del flujo no es paralela al tubo o la ubicación de la tubería restringe la distancia de instalación del transductor, se utiliza el método V. Ley o Ley X. Cuando la distribución del campo de flujo es irregular y la sección recta de la tubería frente al medidor es corta, también se pueden utilizar multicanales (como dos o cuatro canales) para superar los errores de medición de flujo causados ​​por perturbaciones en la velocidad del flujo. El método Doppler es adecuado para medir flujos bifásicos y puede evitar defectos de obstrucción, abrasión y adherencia causados ​​por partículas en suspensión o burbujas de aire en la superficie de la rutina, por lo que puede desarrollarse rápidamente. Con el desarrollo de la industria y el desarrollo de trabajos de ahorro energético, el desarrollo de medidas de ahorro energético como el transporte y la aplicación de combustibles de mezcla de queroseno y petróleo (COM) y cemento de carbón (CWM), así como el desarrollo de métodos de ahorro energético como la adición de agua al fueloil, abren un amplio espectro de aplicaciones para los caudalímetros ultrasónicos Doppler.

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