Ultrasonik gaz akış ölçer -ultrasonik akış ölçer nedirgaz boru hatlarında en yaygın olarak kullanılan cihazlar -, akan gazı taşıyan bir boru hattına monte edilen ve ultrason prensibini kullanarak gaz akışını ölçen bir akış ölçerdir. Tek-kanallı ultrasonik gaz akış ölçer, yalnızca bir kanalla donatılmış bir cihazdır; çok-kanallı bir ultrasonik gaz akış ölçerin iki veya daha fazla kanalı vardır. Akış hızını ölçmek için ultrasonik gaz akış ölçerin temel prensibi, gaz ortamındaki ultrason dalgalarının yayılma süresini ölçerek gaz akışkanının hız, akış hızı ve yoğunluk gibi temel parametrelerini hesaplamaktır.
Zaman-farklı ultrasonik gaz akışı ölçümünün çalışma prensibinin analizi
Ultrasonik gaz akışı ölçümü için zaman-farkı yöntemi -, bu kılavuzda sıklıkla başvurulan bir prensiptir.Ultrasonik Akış Ölçer'in Tanımı-, aynı yönde ve zıt yönde yayılan iki ultrasonik sinyal arasındaki yayılma süresi farkını kullanarak ses kanalı boyunca ortalama gaz hızını belirler. Ultrason akan bir gaz ortamında yayıldığında hızı gaz hızıyla birlikte değişir. Spesifik olarak, ultrasonun yayılma hızı, gaz hızıyla aynı yönde değişir: gaz hızı arttığında, aynı yönde yayılan ultrasonun hızı da artar; tersine, eğer gaz hızı ultrason yayılımının tersi yönde artarsa, ultrason hızı da buna uygun olarak azalacaktır.
Ultrasonik Boru Akış Sensörünün Temel Yapısı
Şekil 2.1 -'de gösterildiği gibi tipik birUltrasonik Akış Ölçer Şematik Diyagramı- borunun bir veya her iki tarafına ultrasonik darbeleri hem iletebilen hem de alabilen iki ultrasonik dönüştürücü (problar veya dönüştürücüler olarak anılır) gömülür. Ultrasonik sinyalin iki dönüştürücü arasındaki gerçek yoluna ses kanalı denir, dolayısıyla bir çift dönüştürücü bir ses kanalını oluşturur. Dönüştürücüler sıvı ortamdan ses-şeffaf bir membran veya akustik kanal duvarının bir bölümü ile ayrılır. Tek bir-kanaldaultrasonik akış ölçeriki ultrasonik dönüştürücü arasındaki dalga kılavuzu ekipmanın ekseniyle kesişir.
Şekil 2.1'de gösterildiği gibi, boru çapı D'dir ve borunun her iki yanına gömülü olan iki dönüştürücü A ve B'nin uç yüzleri arasındaki düz-çizgi uzunluğu kanal uzunluğu L'dir (aynı zamanda ses yolu L olarak da adlandırılır). D çapı ile ilişkisi aşağıdaki gibidir:
Formülde: Φ, ses kanalı ile boru ekseni arasındaki açı olan ses kanalının eğim açısıdır. Ses kanalının eğim açısı aynı zamanda ultrason dalgasının geliş açısıdır.
Gelme açısı - sıklıkla tartışılmıştır.Ultrasonik Akış Ölçer Yapısıaynı zamandaUltrasonik Akış Ölçer Blok Şeması- hem sıvıdaki ses hızından hem de akustik kama ve boru duvarı malzemesindeki ses hızından etkilenir. Bununla birlikte, ses hızının sıcaklıkla değişimi genellikle katı maddeler için gaz halindeki maddelere göre daha küçüktür. Sıcaklık değişimi küçük olduğunda akustik kama ve boru duvarı malzemesinin ölçüm doğruluğu üzerindeki etkisi göz ardı edilebilir; ancak sıcaklık değişim aralığı geniş olduğunda akustik kama ve boru duvarı malzemesindeki ses hızındaki önemli değişiklikler için düzeltmelerin yapılması gerekir.
30 derecelik geliş açısına sahip bir dönüştürücü, yüksek geçirgenliğe, düşük enerji kaybına ve düşük uyarma voltajına sahiptir; bu da onu AC gücünün uygun olmadığı el tipi ultrasonik akış ölçerler için uygun kılar. 45 derecelik bir geliş açısına sahip bir dönüştürücünün geçirgenliği daha düşüktür, ancak dönüştürücünün kristal boyutu, uyarma voltajını yükseltmek için artırılabilir, bu da onu sabit ultrasonik akış ölçerler veya AC gücü kullanabilenler için uygun hale getirir.
