เครื่องวัดกระแสเสียงฉีด

เครื่องวัดกระแส ultrasonic: ภาพรวม หลักการและการใช้งาน

ภาพรวม

เครื่องวัดกระแส ultrasonic วัดความเร็วของของเหลว โดยการวิเคราะห์วิธีการกระแสของคลื่น ultrasonic ผ่านสื่อที่ไหลเวียนขึ้นอยู่กับวิธีการตรวจจับ

วิธีการใช้เวลาการบิน (TOF) (ความแตกต่างในเวลาโดยตรง, ความแตกต่างในระยะ, ความแตกต่างในความถี่)

วิธีด็อปปเลอร์

วิถีการบิดเบี้ยวรังสี

วิธีการสัมพันธ์เสียง

ด้วยความก้าวหน้าในวงจรบูรณาการ เครื่องวัดกระแส ultrasonic ได้รับการนํามาใช้ในอุตสาหกรรมในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา

ข้อดี

การวัดที่ไม่ขัดขวาง

ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว → ไม่มีการลดความดันหรือความสับสนในการไหล

เหมาะสําหรับท่อขนาดใหญ่ ช่องทางเปิด และของเหลวที่เข้าถึงยาก

สามารถวัดของเหลวที่รุนแรง, ไม่นํา, โรคกระจายแสง, และเรื้อรัง

การใช้ได้อย่างกว้างขวาง

ระยะความกว้างของท่อ: 2 cm ถึง 5 m

สามารถวัดของเหลวและก๊าซได้

รูปแบบพกพาที่มีให้ใช้ในการวัดชั่วคราว (เช่น การรับน้ําจากตุ๊กตาบในโรงไฟฟ้า)

ประหยัดสําหรับท่อขนาดใหญ่

การติดตั้งไม่ได้ปรับขนาดกับขนาดของท่อ (ไม่เหมือนกับเครื่องวัดกระแสกล)

ไม่มีการเคลื่อนไหวในการปรับขนาดเนื่องจากอุณหภูมิ, ความดัน, หรือการเปลี่ยนแปลงความแน่น

ความสามารถในการใช้สื่อที่ท้าทาย

วิธีด็อปเปลเลอร์สามารถวัดสลัม, น้ําระบายน้ําเสีย, และการไหลของสองระยะ

วิธีการใช้เวลาบิน ให้ความแม่นยําสูงสําหรับของเหลวที่สะอาด

ข้อเสีย

จํากัดอุณหภูมิ

จํากัดด้วยวัสดุแปรและสับสอด (โดยทั่วไป < 200 °C)

การขาดข้อมูลความเร็วเสียงในอุณหภูมิสูงส่งผลต่อความแม่นยํา

การประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อน

ความเร็วของของเหลว (~ m/s) น้อยมาก เมื่อเทียบกับความเร็วของเสียง (~ 1500 m/s)

ต้องการอิเล็กทรอนิกส์ความแม่นยําสูง (ความแม่นยํา 10-5 ถึง 10-6)

การพึ่งพาของเหลว

วิธีด็อปปเลอร์ต้องการตัวสะท้อนแสง (เช่น Bubbles, Particles)

วิธีการใช้เวลาในการบิน ต้องการของเหลวที่สะอาดและเหมือนกัน

ความต้องการในการติดตั้ง

การเดินท่อตรงที่จําเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนโปรไฟล์การไหล

ปัญหาการเชื่อมต่อในท่อที่มีสนิมหรือบรรจุ

หลักการพื้นฐาน

เครื่องวัดกระแส ultrasonic ประกอบด้วย:

เครื่องแปลงไฟฟ้า เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นฉายเสียง (และกลับกัน) โดยใช้ธาตุไฟฟ้าแบบพีเซโอ (ตัวอย่างเช่น PZT)

เครื่องวงจรประมวลผลสัญญาณ (Signal Processing Circuitry) วัดความแตกต่างในเวลา (TOF) หรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ (Doppler)

หน่วยการแสดง/การผลิต แสดงการไหลเวียนทันทีและสะสม

เทคโนโลยีหลัก

เครื่องแปลงไฟฟ้า Piezoelectric: ไดสก์บาง (10: 1 อัตราการสัมพันธ์กว้าง-ความหนา) ผลิตจาก titanate zirconate สายหมู (PZT)

เครื่องสลัดเสียง: ผลิตจาก PMMA (อะคริลิค) หรือยาง เพื่อนําคลื่นเข้าไปในของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ

ระบบการวัด:

การตั้งค่า Z/V/X: ปรับปรุงเส้นทางสัญญาณให้ดีที่สุดตามขนาดท่อ

Clamp-On vs. Wet Sensors: การทุ่มเทระหว่างความสะดวกและความแม่นยํา

การใช้ในอุตสาหกรรม

น้ําและน้ําเสีย: การไหลของแม่น้ํา การบําบัดน้ําเสีย

น้ํามันและก๊าซ: น้ําผลิต, การฉีดสารเคมี

พลังงาน: น้ําเย็น ระบบควาย

HVAC: น้ําเย็น ติดตามสารเย็น

แนวโน้มในอนาคต

เซนเซอร์อุณหภูมิสูงกว่า: ขยายเกินขอบเขต 200 °C

การประมวลผลสัญญาณที่ได้รับการสนับสนุนจาก AI การชดเชยความผิดพลาดในรายละเอียดการไหล

ระบบไฮบริด: การรวม Doppler และ TOF เพื่อความเหมาะสมของเหลวที่กว้างกว่า

เครื่องวัดกระแส ultrasonic เหมาะสําหรับการวัดที่ประหยัดพลังงานและไม่บุกรุก แต่การเลือกที่เหมาะสม (Doppler vs TOF) และการติดตั้งมีความสําคัญสําหรับผลงานที่ดีที่สุด