Un misuratore di portata del gas a ultrasuoni -cos'è il misuratore di portata ad ultrasuonidispositivi più comunemente utilizzati nei gasdotti - è un misuratore di portata installato su una tubazione che trasporta il gas che scorre e misura il flusso di gas utilizzando il principio degli ultrasuoni. Un misuratore di portata di gas a ultrasuoni a canale singolo- è un dispositivo dotato di un solo canale; un flussometro di gas a ultrasuoni multi-canale ha due o più canali. Il principio di base del misuratore di portata del gas ad ultrasuoni per misurare la velocità del flusso è quello di calcolare i parametri fondamentali del fluido gassoso, come velocità, portata e densità, misurando il tempo di propagazione delle onde ultrasoniche nel mezzo gassoso.
Analisi del principio di funzionamento della misurazione del flusso di gas a ultrasuoni con differenza di tempo
Il-metodo della differenza di tempo per la misurazione del flusso di gas a ultrasuoni - un principio a cui si fa spesso riferimentoDefinizione di misuratore di portata ad ultrasuoni- determina la velocità media del gas lungo il canale sonoro utilizzando la differenza di tempo di propagazione tra due segnali ultrasonici che si propagano nella stessa direzione e nella direzione opposta. Quando gli ultrasuoni si propagano in un mezzo gassoso, la loro velocità cambia con la velocità del gas. Nello specifico, la velocità di propagazione degli ultrasuoni varia nella stessa direzione della velocità del gas: all'aumentare della velocità del gas aumenta anche la velocità degli ultrasuoni che si propagano nella stessa direzione; al contrario, se la velocità del gas aumenta in senso contrario alla propagazione degli ultrasuoni, la velocità degli ultrasuoni diminuirà di conseguenza.
Struttura di base del sensore di flusso per tubi a ultrasuoni
Come mostrato nella Figura 2.1 - un tipicoDiagramma schematico del misuratore di portata ad ultrasuoni- due trasduttori ultrasonici (denominati sonde o trasduttori) in grado sia di trasmettere che di ricevere impulsi ultrasonici sono incorporati in uno o entrambi i lati del tubo. Il percorso effettivo del segnale ultrasonico tra i due trasduttori è chiamato canale sonoro, quindi una coppia di trasduttori costituisce un canale sonoro. I trasduttori sono separati dal mezzo fluido da una membrana fonotrasparente-o da una sezione di parete del condotto acustico. In un unico-canalemisuratore di portata ad ultrasuoni, la guida d'onda tra i due trasduttori ultrasonici interseca l'asse dell'apparecchiatura.
Come mostrato nella Figura 2.1, il diametro del tubo è D e la lunghezza della linea retta-tra le estremità dei due trasduttori A e B incorporati su entrambi i lati del tubo è la lunghezza del canale L (chiamato anche percorso del suono L). Il suo rapporto con il diametro D è il seguente:
Nella formula: Φè l'angolo di inclinazione del canale sonoro, che è l'angolo tra il canale sonoro e l'asse del tubo. L'angolo di inclinazione del canale sonoro è anche l'angolo di incidenza dell'onda ultrasonica.
L'angolo incidente - spesso discusso nelStruttura del misuratore di portata ad ultrasuonicosì come nelDiagramma a blocchi del misuratore di portata ad ultrasuoni- è influenzato sia dalla velocità del suono nel fluido che dalla velocità del suono nel cuneo acustico e nel materiale della parete del tubo. Tuttavia, la variazione della velocità del suono con la temperatura è generalmente minore per i materiali solidi che per i materiali gassosi. Quando la variazione di temperatura è piccola, l'influenza del cuneo acustico e del materiale della parete del tubo sulla precisione della misurazione può essere ignorata; tuttavia, quando l'intervallo di variazione della temperatura è ampio, è necessario apportare correzioni per i cambiamenti significativi nella velocità del suono nel cuneo acustico e nel materiale della parete del tubo.
Un trasduttore con un angolo di incidenza di 30 gradi ha un'elevata trasmittanza, una bassa perdita di energia e una bassa tensione di eccitazione, che lo rendono adatto per misuratori di portata a ultrasuoni portatili dove l'alimentazione CA è scomoda. Un trasduttore con un angolo di incidenza di 45 gradi ha una trasmittanza inferiore, ma la dimensione del cristallo del trasduttore può essere aumentata per aumentare la tensione di eccitazione, rendendolo adatto per misuratori di portata a ultrasuoni fissi o che possono utilizzare l'alimentazione CA.
