Notions de base sur le débitmètre Doppler

Résumé : Les informations de base sur les débitmètres Doppler sont fournies par d'excellents fabricants de débitmètres, ainsi que par des fabricants et des devis de débitmètres. Le débitmètre Doppler est une technologie de détection de débit qui utilise le décalage de fréquence Doppler pour obtenir des données de vitesse d'écoulement du fluide. Il calcule ensuite la vitesse d'écoulement moyenne de la section à l'aide d'un modèle mathématique, en fonction des données initiales de vitesse d'écoulement et de niveau de liquide, puis la multiplie par la section du fluide pour obtenir le débit. Formule : débit. Pour plus de fabricants de débitmètres, veuillez vous renseigner sur les modèles et les devis. Vous trouverez ci-dessous les détails de l'article sur les notions de base des débitmètres Doppler. Les débitmètres Doppler utilisent le décalage de fréquence Doppler pour obtenir des données de débit du fluide. Selon les données initiales de débit et de niveau de liquide, le débit moyen de la section est calculé par un modèle mathématique, puis multiplié par la section du fluide pour obtenir la technologie de détection du débit (formule de base du débit : débit Q = débit moyen V * section A). Par conséquent, le processus de mesure du débit Doppler du débitmètre Le peut être spécifiquement : mesure de la vitesse d'écoulement, calcul de la vitesse moyenne d'écoulement, calcul de la section transversale et calcul du débit. Ces deux derniers sont des calculs géométriques/mathématiques simples. Pour la mesure de la vitesse d'écoulement, la première chose à expliquer est le décalage de fréquence Doppler. Lorsqu'il y a un mouvement relatif entre la source d'onde et l'observateur, la fréquence reçue par l'observateur est différente de la fréquence réelle de la source d'onde, et la différence entre la fréquence du signal reçu et la fréquence de la source sonore est appelée décalage de fréquence Doppler. Son ampleur est déterminée par la vitesse relative entre les deux, un phénomène physique appelé effet Doppler. Lors de la mesure de la vitesse d'écoulement, l'onde émise par la sonde rencontre les matières en suspension, les particules solides, les bulles d'air et même les particules instables dans le milieu. Le vortex, la perturbation, etc. de l'état produiront des ondes réfléchies déviant de la fréquence d'émission, entraînant une variation de fréquence Doppler, et cet effet est proportionnel à la vitesse de déplacement du réflecteur. La sonde de réception reçoit les ondes réfléchies en chaque point et subit un traitement de signal complexe. L'analyse du spectre dynamique et le calcul précis permettent d'obtenir la vitesse d'écoulement du fluide dans la section de conduite. Actuellement, les ondes les plus utilisées dans les débitmètres Doppler sont les ondes ultrasonores et radar. Pour les débitmètres Doppler utilisant n'importe quelle onde comme onde de mesure, le principe de quantification du débit est le principe de décalage de fréquence Doppler. En pratique, selon ce principe, des sondes de différentes ondes mesurent la vitesse d'écoulement en un point précis ou dans la plage de mesure (couvrant la couverture des ondes sonores ou radar). La précision de la mesure de la vitesse d'écoulement sur l'ensemble de la section est similaire, avec une précision d'environ 1 à 2 %. La différence entre les ondes ultrasonores et radar dans les applications de mesure actuelles réside dans le fait que les ondes ultrasonores sont généralement utilisées pour les mesures sous les fluides, tandis que les ondes radar sont généralement utilisées pour les mesures au-dessus du fluide. Par conséquent, les ondes ultrasonores permettent d'obtenir des données de vitesse d'écoulement à différentes profondeurs dans le fluide, en fonction du décalage de fréquence Doppler des échos collectés et analysés à différents instants. Cependant, l'onde radar ne peut obtenir des données de vitesse d'écoulement qu'à la surface du fluide, car elle est installée au-dessus du liquide. L'installation n'exige pas d'installation sous le liquide, ce qui facilite non seulement l'installation et la maintenance, mais réduit également le taux de défaillance de l'instrument. Qu'il s'agisse d'un débitmètre Doppler à ultrasons ou d'un débitmètre Doppler radar, les ondes sonores émises par la sonde elle-même et la zone de couverture des ondes radar sont extrêmement limitées. De fait, il est impossible de mesurer directement la vitesse d'écoulement moyenne de la section d'eau traversée. Par conséquent, il est crucial d'obtenir la vitesse d'écoulement moyenne de la section à partir des données brutes limitées obtenues par la sonde. L'acquisition de la vitesse d'écoulement moyenne est actuellement cruciale. Généralement, la vitesse d'écoulement moyenne de la section est calculée selon un modèle mathématique basé sur les données de vitesse d'écoulement à une ou plusieurs profondeurs. Un débitmètre à ondes radar ne mesure généralement que la vitesse d'écoulement en surface ; la vitesse moyenne ne peut donc être calculée qu'à partir de la vitesse en surface. Le débitmètre à ultrasons, installé sous le niveau du liquide, permet d'obtenir des débits à plusieurs profondeurs et le débit moyen calculé à partir de ces débits. Il est évident qu'un modèle théorique intégré au logiciel du débitmètre est nécessaire pour déterminer la relation entre la vitesse d'écoulement moyenne de la section et celle mesurée par notre sonde, en fonction de la forme de la section et des caractéristiques de l'écoulement, afin de calculer la vitesse d'écoulement moyenne de la section concernée. Cependant, le mouvement de l'écoulement de l'eau est complexe et changeant, et le modèle hydraulique ne convient généralement qu'à un écoulement uniforme. Par conséquent, quel que soit le débitmètre utilisé, il est impossible de calculer précisément le débit en présence d'un écoulement turbulent. En effet, la vitesse d'écoulement moyenne de la section turbulente ne peut être calculée (à moins de pouvoir mesurer et pondérer la vitesse d'écoulement en chaque point de la section, ce qui est théoriquement impossible). Même s'il s'agit d'un écoulement laminaire, de légères perturbations et tourbillons subsistent dans l'écoulement (la présence de particules et l'envasement rendant impossible la formation d'un écoulement idéal). Dans ce cas, les ondes ultrasonores sous-marines (tirées vers le haut) permettent de calculer l'écoulement avec plus de précision que les ondes radar (vitesse de surface). En effet, elles permettent de mesurer la vitesse d'écoulement à différentes profondeurs et par sections, ce qui permet d'obtenir une distribution approximative de la vitesse d'écoulement relativement précise, tandis que le radar ne mesure que la vitesse de surface et ne peut pas mesurer la distribution réelle de la vitesse d'écoulement. Ces ondes ultrasonores sous-marines permettent de corriger la relation entre le débit mesuré et le débit moyen en fonction des résultats de mesure réels. Ainsi, une vitesse moyenne d'écoulement plus précise peut être obtenue, tandis que le radar ne peut que supposer l'état actuel de l'écoulement et utiliser un modèle théorique pour calculer la vitesse moyenne. La différence entre les deux lors du calcul de l'écoulement est alors immédiatement visible. En outre, il convient de souligner en particulier que, puisque l'échographie Doppler peut obtenir des données de vitesse d'écoulement à plusieurs profondeurs, en plus de calculer la vitesse d'écoulement moyenne à partir de ces vitesses d'écoulement, ces données brutes de vitesse d'écoulement à différentes profondeurs ont des méthodes de traitement supplémentaires.

Le débitmètre massique est devenu un moyen standardisé de traiter le densimètre Coriolis.

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