فناوری پیشرفته آکام تک

فلومتر آلتراسونیک، وسیله نمونه گیری است که با استفاده از حداقل یک سنسور آلتراسونیک سرعت مسیر گسسته را محاسبه می کند. هر جفت سنسور در فاصله معلوم L از یکدیگر قرار دارند، که یکی را سنسور بالا دست و دیگری را پایین دست گویند. سنسورهای بالادست و پایین دست، امواج آلتراسونیک را در پالس هایی متناوب ارسال و دریافت می کنند. سیگنالی که خلاف جهت عبوری سیال، را سیگنال خلاف انتشار می گویند.

تمایز زمانی سیگنال های رفت و برگشت با سرعت عبوری سیال مقایسه می شود، که با V نشان داده می شود. به عبارتی دیگر، تضاد بین سرعت ظاهری صوت در یک سیال در حال حرکت و سرعت صوت در مایع در حال سکون به طور مستقیم با سرعت آنی سیال مطابقت دارد. بنابراین ، اندازه گیری سرعت محوری متوسط یک سیال به طریقی می تواند با انتقال یک سیگنال آلتراسونیک در طول مسیر به جهت های درست با اندازه گیری متفاوت در زمان انتقال بدست آید.

آهنگ شارش حجمی سیال در حال حرکت در یک کانال بسته، به صورت سرعت متوسط سیال در مقطع عرضی، ضرب در سطح مقطع عرضی تعیین می شود. بنابراین، با اندازه گیری سرعت متوسط سیال حداقل در یک مسیر امواج آلتراسونیک (یعنی خطوط ، نه منطقه) و ترکیب اندازه گیری ها با اطلاع سطح مقطع عرضی و پروفایل سرعت در سطح مقطع عرضی، می توان سرعت جریان سیال در کانال را ارزیابی کرد. از روشهای مختلفی برای بدست آوردن اندازه گیری از میانگین سرعت موثر ایجاد سیگنال آلتراسونیک در سیال در حرکت استفاده کرد، که به منظور تعیین سرعت محوری متوسط در طول مسیر به کار برود. اما ، استراتژی عادی که در کنتورهای آلتراسونیک جدید به کار می رود دقیقاً همانطور که این طرح روش زمان انتقال  (Transit Time) استفاده شده است. این استاندارد می تواند به طور موثر به شرح زیر بیان شود.

آکام مدار

تفاوت زمانی حاصل از این تبادل سیگنال آلتراسونیک سبب محاسبه سرعت عبوری مایع می گردد. بدیهی است درحالی که مایع در درون کانال به حالت سکون باشد، این اختلاف زمانی برابر صفر می باشد . مبنای این استراتژیک، اندازه گیری زمان عبور سیگنال های آلتراسونیک که بین فرستنده و گیرنده منتشر می شود، است . میزان سرعت سیال در مجرا به صورت زیر محاسبه می شود:

که در آن V سرعت سیال بر حسب متر بر ثانیه، θ زاویه تقاطع امواج آلتراسونیک با محور افقی، L مسافت پیمایش سیگنال و t زمان رفت و برگشت سیگنال می باشد.

کنتورهای آلتراسونیک به طور کلی شامل سه بخش اساسی بوده

الف) سنسورهای آلتراسونیک (ترانسدیوسرها)

ب) بدنه کنتور یا چیدمان مسیر آلتراسونیک

ج) پردازش واحد اندازه گیری و نمایش

الف) سنسورهای آلتراسونیک (ترانسدیوسرها)

سنسورهای آلتراسونیک، گیرنده و فرستنده های سیگنال آلتراسونیک هستند. که آن ها می توانند به شکل های متنوعی تامین شوند. نمونه نوعی از آن ها شامل یک جزء پیروالکتریک با اتصالات الکترود و یک ساختار مکانیکی تکیه گاه است که با آن اتصال فرآیند ایجاد می شود. چیدمان یک نوع از آنها که در مسیر خط لوله قرار می گیرد در زیر آمده است . این سنسورها می توانند در خارج از کانال به صورت گیره ای به بدنه کانال متصل شوند که در این روش به آن ها Clamp-On می گویند . حال اگر این سنسورها در داخل کانال قرار گیرند آن را In-Line می خوانند. در این فلومترها از روش In-Line برای محاسبه دقیق تر و در ازای افزایش هزینه های تمام شده استفاده می شود.

در روش اول امواج آلتراسونیک، بنا به جنس کانال لوله و همچنین دمای محیط و مایع داخل کانال سبب شکست پرتو آلتراسونیک با زاویه های متفاوت به داخل لوله می گردد. این موضوع خود سبب کاهش دقت میزان سرعت سیال می گردد. حال آنکه در روش دوم میزان محاسبات به جنس لوله و یا خطایی ناشی از شکست پرتو در آن بی تأثیر می باشد. همچنین اگر در روش گیره ای، سنسورها در مکان مناسب خود قرار نداشته باشند سبب افزایش عدم قطعیت اندازه گیری می شوند.

آکام مدار

ب) بدنه کنتور و چیدمان مسیر سیگنال آلتراسونیک

بدنه کنتور لزوما لوله ای است که سنسورها به آن متصل شده اند و  دما و فشار بر سطح لوله تاثیردارد. در بعضی از لوله ها، سطح مقطع بخش اندازه گیری، کوچکتر از مقطع لوله می باشد. این بدنه می تواند از جنس مس یا برنج و یا استیل های آب دیده باشد. در این فلومترها به طور معمول از لوله هایی برنجی با قطر های متفاوت از ½” اینچ تا 1 ½” اینچ یا به عبارتی با قطر های DN15 تا DN40 میلی­ متر استفاده می ­شود.

لوله ها با توجه به قرار گرفتن سنسورها و بازتابنده های آن در انواع و اشکال متنوعی تولید شده اند. در این طرح از لوله هایی با مسیر محوری که سنسورها در درون لوله قرار گرفته اند. بازتابنده های سیگنال التراسونیک نیز به صورت محوری در زیر سنسورها قرار گرفته اند. با توجه به آزمایشات انجام شده بیشترین میزان دقت و کاهش کالیبراسیون های دوره ای در این روش ثابت شده است. در شکل زیر نحوه قرار گرفتن سنسور و همچنین چیدمان لوله و بازتابنده ها آورده شده است.

آکام مدار

ج) پردازش واحد اندازه گیری و نمایش

در این قسمت از پردازنده هایی بسیار کم مصرف و همچنین مکانیزم هایی برای محاسبه اختلاف زمانی سیگنال های تبادلی بین سنسورها به محاسبه آن پرداخته و از طرفی دیگر میزان سرعت سیال و میزان مصرف در واحد زمانی محاسبه می گردد . تمامی این موارد بر روی یک نمایشگر فلومتر نمایش داده می شود.

دسته: بلاگ

مطالب مرتبط

فلومتر و کنتور سیالات
فهرست
error: Content is protected !!