فلومتر التراسونیک

فلومتر التراسونیک چیست؟

فلومتر التراسونیک دستگاه مناسبي است كه براي اندازه گيري جريان سيال چه مايع چه گاز در لوله هاي تحت فشار به كار مي رود. اين فلومترها در دو نوع ساخته مي شوند: داپلر و ترانزيت تايم. نوع فلومتر التراسونیک ترانزيت تايم، دقت و تكرار پذيري بالاتري دارد.

فلومتر التراسونیک

فلومتر التراسونیک يكي از جديد ترين روش هاي اندازه گيري فلو يا دبي است.

روش استفاده از فلومتر التراسونیک فناوري جديدي دارد كه دقت بسيار بالايي داشته و همين دقت بسيار بالا منجر به استفاده از آن در صنعت measuring يا اندازه گيري دقيق فلو مي شود.

حال اين سوال پيش مي آيد كه آلتراسونيك يا امواج التراسونيك چيست؟ پاسخ اين سوال اين است كه امواج صوتي با فركانس هاي بيش از سي كيلو هرتز را امواج التراسونيك مي گوييم. (‌فركانس بيش از 30 كيلو هرتز فركانس بالاي شنوايي انسان است ).

از امواج التراسونيك مي توانيم به منظور اندازه گيري كميت هاي زيادي استفاده كنيم. اين امواج در دسته امواج مكانيكي قرار دارند و براي انتشار نيازمند محيط مادي هستند. به اين معني كه در هنگام برخورد به يك مانع، قسمت كمي از آن نفوذ نموده و حجم عظيمي از امواج بازتاب داده مي شوند.

فلومتر التراسونیک با استفاده از امواج صوتي كار مي كنند و دبي يا فلوي سيال را اندازه گيري مي نمايند و شرط اصلي عملكرد صحيح آن اين است كه مي بايست لوله از سيال مايع يا گاز پر باشد.

در اين روش اندازه گيري سنسورهاي پيزو الكتريك را روي خط نصب مي كنيم و اين سنسورهاي پيزو الكتريك سنسورهايي هستند كه مي توانند امواج فركانسي و امواج شامل فركانس را توليد كنند. امواج صوتي به وسيله اين سنسورها ارسال شده اند و پس از آن دريافت مي شوند و مي توانيم دبي يا فلوي عبوري را حساب كنيم.

اين فلومترها قطعه متحرك ندارند و به همين سبب ارزان قيمت هستند و هيچ اثري روي كميت مورد اندازه گيري ندارند.

اصول اندازه گيري فلومتر التراسونیک

روش فلومتر التراسونيك ترانزيت تايم

در روش فلومتر التراسونیک ترانزيت تايم،‌ سيگنال هاي التراسونیک يا فراصوتي به صورت همزمان در جهت و در خلاف جهت جريان ارسال مي گردند. سنسورهاي قرار گرفته در فاصله هاي مشخص، مي توانند زمان دقيق دريافت سيگنال ها را ثبت نمايند. اختلاف كم سرعت در دريافت سيگنال هاي هم جهت و مخالف جهت جريان، به صورت متناسب با سرعت متوسط سيال مايع يا گاز عمل مي كنند. اگر سرعت سيال را محاسبه كنيم مي توانيم شدت جريان و حجم عبوري سيال را محاسبه نماييم.

در اصل در اين روش مشابه يك قايق كه از وسط دريا عبور مي كند، امواج صوتي ارسال و پس از آن دريافت مي گردند.

روش ترانزيت زماني يا transit time در فلومتر التراسونیک براي سيالات تميز مثل بخار يا آب و بدون هيچ گونه حباب يا ذره جامد به كار برده مي شوند.

در اين گونه فلومترها نصب سنسورها به صورت clamp on است به اين معنا كه سنسور با استفاده از بست به لوله متصل مي گردد. در زير فلومتر از ژل يا گريس استفاده مي گردد تا به مرور،‌سنسور به لوله نچسبد. اختلاف بين اين دو زمان، متناسب با سرعت سيال است وفركانس كاري بين آن ها اندازه گيري شده و در لوله هاي با سايز پايين تر قابل استفاده است.

در اين روش دو سنسور داريم سنسور فرستنده يا send و سنسور گيرنده يا receive . اين سنسورها رو به روي هم و به صورت مايل بوده و در دو طرف لوله قرار مي گيرند.

در ابتدا يك سنسور، يك فركانس را ارسال نموده و سنسور ديگر آن را دريافت مي نمايد. پس از آن يك يا دو ثانيه مكث مي كنيم و همين كار به صورت معكوس انجام مي گردد و اين اتفاق مدام تكرار مي شود.

در صورتي كه مدت زمان رفت را T up و مدت زمان برگشت را T down بناميم؛ داريم:

Tdown= L/(C+V.cosa)

Tup=L/(C-V.cosa)

كه در اين رابطه، C سرعت امواج درون سيال، V سرعت سيال ، L فاصله ما بين دو سنسور و a زاويه بين امواج و محور اصلي مي باشد.

فلومتر ترانزيت زماني مدل V

روش ديگر براي اندازه گيري در حالت Transit time، استفاده از فلومتر التراسونیک نوع V است. اين روش براي سيالات بدون رسوب به كار برده مي شود. به همين ترتيب سايز لوله هاي كوچك تر نيز براي اين عملكرد، قابل استفاده است.

ما هر دو سنسور را در يك سمت نصب مي كنيم و دليل ان اين است كه سايز لوله كوچك بوده وسنسورها به صورت V شكل به هم متصل مي شوند.

در اين روش از مبدل ها يا ترانسديوسر هادر يك طرف محل اندازه گيري استفاده مي كنيم و فاصله بين ترانسديويسرها برابر با قطر لوله است. سيگنال هاي ارسالي از تراسنديوسرها بعد از برخورد به طرف ديگر مسير بازتاب شده و توسط لوله ديگر ديافت مي گردد.

فلومتر التراسونیک از نوع اثر داپلر

در روش ترانزيت زماني بيان نموديم كه مي بايست در موارد بسيار تميز و عاري از رسوب از روش فلوتر التراسونيك ترانزيت زماني استفاده نمود ولي براي نمونه هايي كه رسوب و ذرات متخلخل دارند چگونه از التراسونيك استفاده نماييم.

در نمونه هاي متخلل سراغ فلومتر التراسونیک با استفاده از روش داپلر مي رويم.

روش داپلر مبتني برا ستفاده از شيفت فركانسي امواج صوتي برگشت داده شده مي باشند. و اين شيفت فركانسي متناسب با سرعت سيال مي باشند.

استفاده از روش داپلر براي سرويس هايي با ذرات معلق جامد يا حباب و يا رسوب و تخلخل مناسب مي باشند. در واقع اين گونه سيالات فركانس هاي صوتي را برخورد و بازگشت مي دهند.

سنسورهاي پيزوالكتريك در يك محفظه قرار گرفته و فركانس كاري مربوط به آن ها در حد يك مگاهرتز تا 640 كيلوهرتز مي باشند. در برخي موارد سرويس هاي پساب دچار انفصال و عدم تداوم در امواج صوتي شده اند و بنابراين در روش فلومتر التراسونیک داپلر نمي توان از آن ها استفاده نمود. اساس كار به اين صورت است كه امواج مافوق صوت از فرستنده به سمت گيرنده ارسال شده و حركت ذرات و حباب ها تغيير فركانس مي دهند و انعكاس موج از روي اين ذرات به دست مي آيد.

اين تغيير فركانس معيار اصلي اندازه گيري دبي يا فلوي عبوري مي باشند.

شاید دوست داشته باشید درباره محصولات زیر هم بخوانید:

فلومتر مغناطیسی

ترانسمیتر دما

ترانسمیتر فشار