เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิค Pinch Tubeเป็นเครื่องวัดการไหลที่วัดความเร็วของของไหลอัลตราโซนิกเพื่อคำนวณการไหลของปริมาตร โฟลว์มิเตอร์สามารถวัดความเร็วเฉลี่ยตามเส้นทางการปล่อยอัลตราโซนิกโดยใช้ทรานสดิวเซอร์ล้ำเสียงโดยใช้ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกโดยหาค่าเฉลี่ยความแตกต่างของเวลาเดินทางหรือโดยการวัดการเลื่อนความถี่ระหว่างพัลส์อัลตราโซนิกที่แพร่กระจายเข้าและตรงข้ามกับทิศทางของการไหลจากเอฟเฟกต์ Doppler ได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติทางเสียงของของไหล และอาจได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ความหนาแน่น ความหนืด และอนุภาคแขวนลอย ขึ้นอยู่กับเครื่องวัดการไหลที่แน่นอน ราคาซื้อแตกต่างกันอย่างมาก แต่เนื่องจากไม่เหมือนกับเครื่องวัดอัตราการไหลทางกล เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงมักใช้และบำรุงรักษาไม่แพง

ประเภทการตรวจจับ

มีสามประเภทที่แตกต่างกันของเครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก. เครื่องวัดการไหลแบบส่งผ่าน (หรือตามเวลาของเที่ยวบิน) สามารถแบ่งออกเป็นเครื่องวัดการไหลแบบอินไลน์ (แบบล่วงล้ำ แบบเปียก) และแบบวัดการไหลแบบหนีบท่อ (แบบไม่ล่วงล้ำ) เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกที่ใช้ดอปเปลอร์กะเรียกว่าเครื่องวัดการไหลสะท้อนหรือเครื่องวัดอัตราการไหล Doppler ประเภทที่สามคือเครื่องวัดการไหลแบบช่องเปิด^[1]

หลักการ

โฟลว์มิเตอร์วิธีการตรวจหากะเวลา

เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิกวัดความแตกต่างระหว่างเวลาการเดินทางของพัลส์อัลตราโซนิกที่แพร่กระจายไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการไหล ความแตกต่างของเวลานี้คือการวัดความเร็วเฉลี่ยของของเหลวตามเส้นทางของลำแสงอัลตราซาวนด์ โดยการใช้ผลรวมของเวลาการขนส่งแบบสัมบูรณ์ สามารถคำนวณความเร็วเฉลี่ยของของไหลและความเร็วเสียงได้ โดยใช้เวลาขนส่งสองครั้งนี้ ระยะห่างระหว่างทรานสดิวเซอร์รับและส่งสัญญาณกับมุมเอียง หากเราคิดว่าเสียงต้องต่อต้านการไหลในขณะที่มันเพิ่มขึ้นและการไหลในขณะที่มันลงมา เราสามารถเขียนตามคำจำกัดความ ฯลฯ ความเร็วดังต่อไปนี้

 และ 

โดยการเพิ่มและลบสมการข้างต้น เราจะได้

 และ 

โดยที่ความเร็วเฉลี่ยของของไหลตามเส้นทางเสียงอยู่ที่ใดและเป็นความเร็วของเสียง

เครื่องวัดการไหลของวิธีการตรวจจับความถี่ Doppler

อีกวิธีหนึ่งในการวัดการไหลของอุลตร้าโซนิคคือการใช้ Doppler shift ซึ่งเกิดจากการสะท้อนของลำแสงอัลตราโซนิกจากวัสดุสะท้อนแสงแบบอัลตราโซนิก (เช่น อนุภาคของแข็งหรือฟองอากาศที่กักอยู่ในของเหลวที่ไหล) หรือของไหลเองที่เกิดจากความปั่นป่วน ของเหลวนั้นสะอาด

Doppler Ultrasonic flowmeter ใช้สำหรับโคลน, ของเหลวที่มีฟองสบู่, ก๊าซที่มีอนุภาคสะท้อนแสง

เครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิกชนิดนี้ยังสามารถใช้วัดอัตราการไหลของเลือดโดยส่งลำอัลตราโซนิกผ่านเนื้อเยื่อสะท้อนออกจากตัวสะท้อนแสงการย้อนกลับทิศทางของลำแสงและทำการวัดซ้ำเพื่อกำหนดอัตราการไหลของเลือด ปริมาณสามารถประมาณได้ . ความถี่ของลำแสงที่ส่งผ่านได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนไหวของเลือดในหลอดเลือด และเมื่อเปรียบเทียบความถี่ของลำแสงต้นน้ำและปลายน้ำ จะสามารถวัดการไหลเวียนของเลือดผ่านหลอดเลือดได้ ความแตกต่างระหว่างความถี่ทั้งสองคือการวัดการไหลตามปริมาตรที่แท้จริง เซ็นเซอร์ลำแสงกว้างยังสามารถใช้เพื่อวัดการไหลโดยไม่คำนึงถึงพื้นที่หน้าตัดของถัง

เครื่องวัดการไหลของช่องเปิด

ในกรณีนี้ องค์ประกอบอัลตราโซนิกจะวัดความสูงของน้ำในช่องเปิดจริง ขึ้นอยู่กับรูปทรงของช่องสัญญาณ การไหลสามารถกำหนดได้จากความสูง เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมักจะมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิด้วยเนื่องจากความเร็วของเสียงในอากาศได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ

เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิค Pinch Tubeหมายเหตุการสมัครสำหรับ

ใช้สำหรับประเภทตัวล็อกเวลาขนส่งเครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าของเหลวนำคลื่นอัลตราโซนิกอย่างเพียงพอ เนื่องจากเครื่องวัดการไหลจะไม่สามารถวัดได้เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกไม่สามารถเจาะกระแสระหว่างทรานสดิวเซอร์ได้ ในทำนองเดียวกัน คลื่นอุลตร้าโซนิคจะต้องสามารถเจาะของเหลวได้เพื่อให้โฟลว์มิเตอร์ Doppler ทำงานได้อย่างถูกต้อง เมื่อของเหลวค่อนข้างทึบและไม่สามารถซึมผ่านไปยังของเหลวได้ โฟลว์มิเตอร์ Doppler มักจะวัดความเร็วของของไหลที่หรือใกล้กับผนังท่อ ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดที่สำคัญและ/หรือทำให้เกิดความล้มเหลวของมิเตอร์วัดการไหล

ใช้สำหรับDoppler Clamp Type Ultrasonic Flowmeter

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าของเหลวสะท้อนคลื่นอัลตราโซนิกเพียงพอ เนื่องจากโฟลว์มิเตอร์จะไม่ทำงานหากไม่มีสัญญาณอัลตราโซนิกสะท้อนกลับ การสะท้อนอาจเกิดขึ้นเนื่องจากฟองอากาศขนาดเล็กในกระแสลมหรือกระแสลมในกระแสลม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบ แหล่งกำเนิดการสะท้อนเหล่านี้สร้างได้ยากในทางปฏิบัติหากไม่มีอยู่ในกระแสน้ำไหล โชคดีที่มีการผสมผสานระหว่างฟองอากาศและ/หรือกระแสน้ำวนในการใช้งานส่วนใหญ่

ความเร็วของอนุภาคของแข็งในสารละลายอาจแตกต่างจากความเร็วของตัวพาของเหลว ใช้เทคโนโลยีอัลตราโซนิกด้วยความระมัดระวังเมื่ออนุภาคของแข็งอาจมีความเข้มข้นในส่วนของกระแสไหล (ตัวอย่างเช่น ในท่อแนวนอนที่ไหลด้วยความเร็วที่ค่อนข้างต่ำ) โปรดใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้เครื่องวัดการไหลล้ำเสียง Doppler ในการใช้งานสารละลาย เนื่องจากอนุภาคของแข็งสามารถสร้างสัญญาณที่แรงได้ ซึ่งอาจทำให้เครื่องวัดอัตราการไหล Doppler วัดความเร็วของของแข็งแทนที่จะเป็นของเหลว

หลีกเลี่ยงของเหลวที่ทำให้ทรานสดิวเซอร์เปียกหรือไม่ทำให้ผนังด้านหน้าทรานสดิวเซอร์เปียก เนื่องจากเครื่องวัดการไหลจะไม่สามารถวัดได้เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกไม่สามารถเข้าสู่กระแสได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้รักษาการเชื่อมต่อทรานสดิวเซอร์แบบหนีบที่ไว้วางใจได้บนผนังท่อ เนื่องจากเครื่องวัดการไหลจะไม่สามารถวัดได้เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกไม่สามารถเข้าถึงของเหลวได้

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจกระบวนการและใช้เครื่องวัดการไหลเหล่านี้อย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่น กระบวนการทำความสะอาดต้นน้ำเป็นระยะอาจทำให้โฟลว์มิเตอร์หยุดทำงาน เนื่องจากฝุ่นอาจไม่อนุญาตให้พลังงานอัลตราโซนิกไหลผ่านของเหลว นอกจากนี้ หากสิ่งสกปรกปกคลุมทรานสดิวเซอร์ที่เปียก มิเตอร์วัดการไหลอาจไม่ทำงานจนกว่าจะทำความสะอาด

วิธีใช้เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิค Pinch Tube

เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิค Pinch Tubeมักใช้ในการวัดความเร็วของของเหลวที่ปล่อยให้คลื่นอัลตราโซนิกผ่านได้ เช่น น้ำ กำมะถันหลอมเหลว ของเหลวแช่แข็ง และสารเคมี การออกแบบเวลาขนส่งยังสามารถใช้เพื่อวัดการไหลของก๊าซและไอน้ำ ระวังของเหลวที่ไม่ส่งพลังงานอัลตราโซนิก เช่น สารละลายหลายชนิด จำกัดการแทรกซึมของคลื่นอัลตราโซนิกเข้าไปในของเหลว ในเครื่องวัดการไหลล้ำเสียง Doppler ของเหลวทึบแสงจะจำกัดการแทรกซึมของคลื่นอัลตราโซนิกใกล้กับผนังท่อ ซึ่งลดความแม่นยำและ/หรือทำให้มิเตอร์วัดการไหลไม่สามารถวัดได้ เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิคเวลาบินอาจไม่ทำงานเมื่อของเหลวทึบแสงลดทอนคลื่นอัลตราโซนิกจนคลื่นอัลตราโซนิกไม่สามารถเข้าถึงเครื่องรับได้

อุตสาหกรรมการใช้งานทั่วไป

ตามอุตสาหกรรม ได้แก่ น้ำมันและก๊าซ น้ำและน้ำเสีย พลังงาน เคมีภัณฑ์ อาหารและเครื่องดื่ม เภสัชกรรม โลหะและเหมืองแร่ และเยื่อกระดาษและกระดาษ