초음파 흐름계

초음파 흐름계: 전반적 견해, 원칙 및 응용

전반적인 설명

초음파 흐름계 는 초음파 파동 이 흐르는 매체 를 통해 어떻게 전파 되는지를 분석 하여 유체의 속도 를 측정 한다. 검출 방법 에 따라 다음과 같이 분류 된다.

비행 시간 (TOF) 방법 (직속 시간 차이, 단계 차이, 주파수 차이)

도플러 방법

빔 기울기 방법

노이즈 상관방법

통합 회로 의 발전 과 함께, 초음파 흐름 미터 는 지난 몇 십 년 동안 산업용 용도로 널리 채택 되었다.

장점

침입이 없는 측정

움직이는 부품이 없습니다 → 압력 하락 또는 흐름 장애가 없습니다

큰 파이프, 개방 된 채널 및 접근하기 어려운 유체에 적합합니다.

부식성, 비전도성, 방사성 및 불화성 유체를 측정 할 수 있습니다.

광범위한 적용 가능성

파이프 지름 범위: 2cm ~ 5m

액체와 가스를 측정할 수 있습니다.

임시 측정용으로 사용할 수 있는 휴대용 모델 (예를 들어, 발전소에서 터빈 물 흡수)

큰 파이프 에 대한 비용 효율성

설치는 파이프 크기에 따라 스케일되지 않습니다 (기계적 흐름계와 달리)

온도, 압력 또는 점착성 변화로 인한 캘리브레이션 변동이 없습니다.

도전적 인 미디어 에서 다양성

도플러 방법 은 매립물, 하수 및 두 단계 흐름 을 측정 할 수 있다

비행 시간 방법 은 깨끗 한 액체 에 대해 높은 정확성 을 제공한다

단점

온도 제한

변압기 재료와 결합 접착제로 제한됩니다 (일반적으로 < 200°C)

고온 음속 데이터의 부족은 정확성에 영향을 미칩니다.

복잡 한 신호 처리

유체 속도 (~m/s) 는 소리 속도 (~1500 m/s) 와 비교할 때 매우 작다

고 정밀 전자 장치 (10-5 ~ 10-6 정확도) 를 필요로 합니다.

액체 의존성

도플러 방법은 반사기를 필요로 합니다 (예: 거품, 입자)

비행 시간 측정 방법에는 깨끗하고 균일한 액체가 필요합니다.

설치 요구 사항

흐름 프로파일 왜곡을 피하기 위해 필요한 직선 파이프 경로

부식 또는 배열 된 파이프의 결합 문제

기본 원칙

초음파 흐름계는 다음으로 구성됩니다.

변압기 (transducers) 는 전기 에너지를 초음파로 변환합니다 (그리고 반대로) 피에조 전기적 요소 (예: PZT) 를 사용하여.

시그널 처리 회로 (Signal Processing Circuitry) 는 시간 차이 (TOF) 또는 주파수 변화 (Doppler) 를 측정합니다.

디스플레이 / 출력 단위 즉각적 및 누적 흐름을 보여줍니다.

핵심 기술

피에조 전기 변환기: 납 지르코나트 티타나트 (PZT) 로 만든 얇은 디스크 (10:1 지름과 두께 비율)

어쿠스틱 웨이지: PMMA (아크릴) 또는 고무로 만들어져 유체로 파도를 효율적으로 유도합니다.

측정 모드:

Z/V/X 구성: 파이프 크기에 따라 신호 경로를 최적화합니다.

클램프 온 대 습기 센서: 편리성과 정확성 사이의 타협.

산업용품

물과 폐수: 강 흐름, 하수 처리

석유 및 가스: 생산된 물, 화학 주사.

에너지: 냉각수, 증기 시스템

HVAC: 냉각된 물, 냉각물 모니터링.

미래 경향

더 높은 온도 센서: 200°C 이상 확장

인공지능 지원 신호 처리: 흐름 프로파일 오류를 보상합니다.

하이브리드 시스템: 더플러와 TOF를 결합하여 더 넓은 유체 호환성을 제공합니다.

초음파 흐름계 는 에너지 효율적이고 침습적이지 않은 측정에 이상적이지만 적절한 선택 (도플러 대 TOF) 과 설치는 최적의 성능에 중요합니다.