अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर

अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटरः अवलोकन, सिद्धांत और अनुप्रयोग

अवलोकन

अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर प्रवाह माध्यमों के माध्यम से अल्ट्रासोनिक तरंगों के प्रसार का विश्लेषण करके द्रव गति को मापता है। पता लगाने की विधि के आधार पर, उन्हें निम्न में वर्गीकृत किया जाता हैः

उड़ान समय (TOF) विधियाँ (प्रत्यक्ष समय अंतर, चरण अंतर, आवृत्ति अंतर)

डोपलर पद्धति

बीम विक्षेपण विधि

शोर सहसंबंध विधि

एकीकृत सर्किट में प्रगति के साथ, अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर पिछले कुछ दशकों में औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से अपनाए गए हैं।

लाभ

गैर घुसपैठ माप

कोई चलती भाग → कोई दबाव गिरावट या प्रवाह गड़बड़ी नहीं

बड़े पाइप, खुले चैनलों, और कठिन-से-पहुंच तरल पदार्थों के लिए उपयुक्त

संक्षारक, गैर-संवाहक, रेडियोधर्मी और ज्वलनशील तरल पदार्थों को माप सकता है

व्यापक अनुप्रयोग

पाइप व्यास सीमाः 2 से 5 मीटर

तरल पदार्थ और गैसों को माप सकता है

अस्थायी माप के लिए उपलब्ध पोर्टेबल मॉडल (उदाहरण के लिए, बिजली संयंत्रों में टरबाइन पानी का सेवन)

बड़े पाइपों के लिए लागत प्रभावी

स्थापना पाइप के आकार के साथ स्केल नहीं करता है (यांत्रिक प्रवाहमीटर के विपरीत)

तापमान, दबाव या चिपचिपापन परिवर्तनों के कारण कोई कैलिब्रेशन विचलन नहीं

चुनौतीपूर्ण मीडिया में बहुमुखी प्रतिभा

डोपलर विधि स्लरी, सीवेज और दो-चरण प्रवाह को माप सकती है

उड़ान के समय के तरीकों से स्वच्छ तरल पदार्थों के लिए उच्च सटीकता मिलती है

नुकसान

तापमान की सीमाएँ

ट्रांसड्यूसर सामग्री और युग्मन चिपकने वाले द्वारा सीमित (आमतौर पर <200°C)

उच्च तापमान ध्वनिक वेग डेटा की कमी सटीकता को प्रभावित करती है

जटिल संकेत प्रसंस्करण

द्रव गति (~ m/s) ध्वनि गति (~ 1500 m/s) की तुलना में बहुत कम है

उच्च परिशुद्धता वाले इलेक्ट्रॉनिक्स की आवश्यकता होती है (10-5 से 10-6 सटीकता)

द्रव निर्भरता

डोपलर विधि परावर्तकों (जैसे, बुलबुले, कणों) की आवश्यकता होती है

उड़ान के समय के तरीकों के लिए स्वच्छ, समरूप तरल पदार्थों की आवश्यकता होती है

स्थापना की आवश्यकताएं

प्रवाह प्रोफ़ाइल विकृतियों से बचने के लिए सीधी पाइप रन की आवश्यकता होती है

क्षारीय या अस्तरित पाइपों में युग्मन समस्याएं

मूल सिद्धांत

एक अल्ट्रासोनिक प्रवाहमीटर में शामिल हैंः

ट्रांस्ड्यूसर ️ विद्युत ऊर्जा को अल्ट्रासोनिक तरंगों में परिवर्तित करें (और इसके विपरीत) पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्वों (जैसे, पीजेडटी) का उपयोग करके।

सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट्री समय अंतर (TOF) या आवृत्ति शिफ्ट (डोपलर) को मापता है।

डिस्प्ले/आउटपुट यूनिट तत्काल और संचयी प्रवाह दिखाता है।

प्रमुख प्रौद्योगिकियां

पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर: लीड ज़िरकोनेट टाइटेनट (PZT) से बने पतले डिस्क (10:1 व्यास-से-मोटाई अनुपात) ।

ध्वनिक कंकड़: द्रव में तरंगों को कुशलतापूर्वक निर्देशित करने के लिए पीएमएमए (एक्रिलिक) या रबर से बने होते हैं।

माप मोडः

Z/V/X कॉन्फ़िगरेशनः पाइप आकार के लिए सिग्नल पथ का अनुकूलन करें।

क्लैंप-ऑन बनाम गीले सेंसरः सुविधा और सटीकता के बीच व्यापार-बंद।

औद्योगिक उपयोग

जल एवं अपशिष्ट जल: नदी प्रवाह, अपशिष्ट जल उपचार।

तेल एवं गैसः उत्पादित जल, रासायनिक इंजेक्शन।

ऊर्जा: शीतलन जल, भाप प्रणाली।

एचवीएसी: ठंडा पानी, रेफ्रिजरेंट निगरानी।

भविष्य के रुझान

उच्च-तापमान सेंसरः 200°C सीमाओं से परे विस्तार।

एआई-सहायित सिग्नल प्रोसेसिंगः प्रवाह प्रोफ़ाइल त्रुटियों के लिए मुआवजा।

हाइब्रिड सिस्टम: व्यापक द्रव संगतता के लिए डॉपलर और टीओएफ का संयोजन।

अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर ऊर्जा-कुशल, गैर-आक्रामक माप के लिए आदर्श हैं, लेकिन इष्टतम प्रदर्शन के लिए उचित चयन (डोपलर बनाम टीओएफ) और स्थापना महत्वपूर्ण हैं।