Doppler Meters และ Transit Time เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก เป็นอุปกรณ์ที่ไม่รบกวนซึ่งใช้การสั่นสะเทือนทางเสียง (คลื่นอัลตราโซนิก) เพื่อวัดอัตราการไหลของของเหลว เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกมีสองประเภท ได้แก่ Doppler และเวลาในการขนส่ง ทั้งสองแบบได้รับการออกแบบให้ยึดเข้ากับด้านนอกของผนังท่อโดยไม่ทำให้แนวท่อแตกหรือขัดขวางการไหล

Doppler Meters และ Transit Time ทํางานบนหลักการที่คล้ายกัน แต่เทคโนโลยีแตกต่างกันอย่างมาก เพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยําสิ่งสําคัญคือต้องทราบว่าจะใช้เครื่องวัดการไหลใดสําหรับการใช้งานของคุณ

SmartMeasurement - Area Velocity Open Channel Ultrasonic Meter - ALSONIC-AVM

Area Velocity Open Channel Ultrasonic Meter

SmartMeasurement - Doppler Technology Ultrasonic Meter ALSONIC-DDPL Doppler

Doppler Technology Ultrasonic Meter

FineTek EPU-Clamp-On-Ultrasonic-Flowmeter

EPU Clamp-On Ultrasonic Flowmeter

Doppler Ultrasonic Flow Meter คืออะไร?

เครื่องวัดการไหลของอัลตราโซนิก Doppler ทํางานบนหลักการของ Doppler Effect (หรือ Doppler shift) ซึ่งได้รับการบันทึกโดยนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวออสเตรีย Christian Johann Doppler ในปี 1842 เขากล่าวว่าความถี่ของคลื่นเสียงที่ได้รับจากผู้สังเกตการณ์นั้นขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของแหล่งกําเนิดหรือผู้สังเกตการณ์ที่สัมพันธ์กับแหล่งกําเนิดเสียง เครื่องวัดการไหลของอัลตราโซนิก Doppler ใช้ตัวแปลงสัญญาณเพื่อปล่อยลําแสงอัลตราโซนิกเข้าสู่กระแสที่ไหลผ่านท่อ เพื่อให้เครื่องวัดการไหลทํางานจะต้องมีอนุภาคเช่นอนุภาคของแข็งหรือฟองอากาศในลําธารเพื่อสะท้อนลําแสงอัลตราโซนิก การเคลื่อนที่ของอนุภาคทําให้เกิดการเปลี่ยนความถี่ของลําแสงซึ่งได้รับจากตัวแปลงสัญญาณตัวที่สอง เครื่องวัดการไหลของ Doppler มักใช้สําหรับการวัดการไหลของของเหลวเช่นสารละลาย

มิเตอร์ตรวจจับความเร็วของความไม่ต่อเนื่องมากกว่าความเร็วของของเหลวในการคํานวณอัตราการไหล ความเร็วการไหล (V) สามารถกําหนดได้โดย:

V = (f0 – f1)Ct / 2f0cos(a)

โดยที่ Ct คือความเร็วของเสียงภายในตัวแปลงสัญญาณ f0 คือความถี่ในการส่งผ่าน f1 คือความถี่ที่สะท้อนและ a คือมุมของผลึกตัวส่งและตัวรับที่สัมพันธ์กับแกนท่อ เพราะ Ct / 2F0cos(a) คือค่าคงที่ (K) ความสัมพันธ์สามารถทําให้ง่ายขึ้นเป็น:

V = (f0 – f1)K

ดังนั้นความเร็วการไหล V (ฟุต / วินาที) จึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงความถี่ การไหล (Q เป็น gpm) ในท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่แน่นอน (ID เป็นนิ้ว) สามารถรับได้โดย:

Q = 2.45V(ID)2 = 2.45[f0-f1)K](ID)2

การปรากฏตัวของความไม่ต่อเนื่องทางเสียงเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการทํางานที่เหมาะสมของเครื่องวัดการไหลของ Doppler หลักการทั่วไปที่ยอมรับกันโดยทั่วไปคือสําหรับการสะท้อนสัญญาณที่เหมาะสมจะมีของแข็งอย่างน้อย 80-100 มก. / ล. ที่มีขนาดอนุภาค +200 mesch (+75 ไมครอน) ในกรณีของฟองอากาศต้องการ 100-200 มก. / ล. ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง +75 ถึง +150 ไมครอน หากขนาดหรือความเข้มข้นของความไม่ต่อเนื่องเปลี่ยนไปแอมพลิจูดของสัญญาณที่สะท้อนจะเปลี่ยนไปทําให้เกิดข้อผิดพลาด

Transit Time Ultrasonic Flow Meter คืออะไร?

Transit Time Ultrasonic Flow Meters วัดความแตกต่างของเวลาจากเมื่อสัญญาณอัลตราโซนิกถูกส่งจากตัวแปลงสัญญาณตัวแรกจนกว่าจะข้ามท่อและได้รับจากตัวแปลงสัญญาณตัวที่สอง การเปรียบเทียบประกอบด้วยการวัดต้นน้ําและปลายน้ํา หากไม่มีการไหลเวลาเดินทางจะเท่ากันทั้งสองทิศทาง เมื่อมีการไหลเสียงจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นหากเดินทางในทิศทางเดียวกันและช้าลงหากเคลื่อนที่เข้าหามัน เนื่องจากสัญญาณอัลตราโซนิกต้องเคลื่อนที่ผ่านท่อที่จะได้รับจากเซ็นเซอร์ของเหลวจึงไม่สามารถประกอบด้วยของแข็งหรือฟองอากาศจํานวนมากหรือเสียงความถี่สูงจะลดลงและอ่อนแอเกินไปที่จะเดินทางข้ามท่อ

อ้างอิงรูปภาพจาก raecorents.com

เมื่อการไหลเป็นศูนย์ เวลาที่สัญญาณ T1 ไปถึง T2 จะเหมือนกับเวลาที่ต้องใช้ในการรับจาก T2 ถึง T1 เมื่อมีการไหล ผลที่ได้คือการเพิ่มความเร็วของสัญญาณในทิศทางปลายน้ำ ขณะเดียวกันก็ลดลงในทิศทางต้นน้ำ ความเร็วการไหล (Vf) สามารถกำหนดได้จากสมการต่อไปนี้: Vf = Kdt/TL

โดยที่ K คือปัจจัยในการสอบเทียบสำหรับหน่วยปริมาตรและเวลาที่ใช้ dt คือส่วนต่างของเวลาระหว่างเวลาขนส่งต้นทางและปลายน้ำ และ TL คือเวลาขนส่งแบบไม่มีการไหล

ตามทฤษฎีแล้ว มิเตอร์อัลตราโซนิกเวลาขนส่งมีความแม่นยำมาก (บางครั้งอาจอ้างว่าค่าที่อ่านได้ไม่ถูกต้อง ±0.1%) แต่ข้อผิดพลาดในการวัดเหล่านี้ถูกจำกัดด้วยความสามารถของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการประมวลผลสัญญาณในการกำหนดเวลาการขนส่งและตามระดับความเร็วเสียง (C) ที่คงที่ ความเร็วของเสียงในของเหลวเป็นฟังก์ชันของทั้งความหนาแน่นและอุณหภูมิ จึงต้องได้รับการชดเชยทั้งคู่ นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงความเร็วเสียงสามารถเปลี่ยนมุมการหักเหของแสง ซึ่งจะส่งผลต่อระยะทางที่สัญญาณต้องเคลื่อนที่ ในกรณีร้ายแรง สัญญาณอาจพลาดตัวรับสัญญาณดาวน์สตรีมโดยสิ้นเชิง 

อ้างอิงรูปภาพจาก omega.com

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง Doppler Meters และ Transit Time?

ไม่แนะนําให้ใช้เครื่องวัดการไหลของ Doppler สําหรับการใช้งานของเหลวที่สะอาด ในทางกลับกันเครื่องวัดการไหลของเวลาขนส่งมักใช้เพื่อวัดการไหลของน้ํามันดิบและเศษส่วนอย่างง่ายในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม พวกเขายังทํางานได้ดีกับของเหลวหนืดโดยมีเงื่อนไขว่าจํานวน Reynolds ที่การไหลขั้นต่ําน้อยกว่า 4,000 (การไหลแบบลามินาร์) หรือสูงกว่า 10,000 (การไหลปั่นป่วน) ความไม่เป็นเชิงเส้นที่ร้ายแรงมีอยู่ในภูมิภาคการเปลี่ยนผ่าน

อ้างอิงรูปภาพจาก omega.com

เครื่องวัดการไหลของเวลาขนส่งเป็นมาตรฐานสําหรับการวัดของเหลวแช่แข็งที่อุณหภูมิไม่เกิน -300 °C และยังใช้ในการวัดการไหลของโลหะหลอมเหลว การวัดอาร์กอนเหลวไนโตรเจนเหลวฮีเลียมเหลวและกํามะถันหลอมเหลวมักได้รับรายงาน การใช้งานน้ําเสียดิบมักจะมีความไม่ต่อเนื่องทางเสียงน้อยเกินไปสําหรับเครื่องวัดการไหลของ Doppler อย่างไรก็ตามน้ําเสียดิบไม่สะอาดเพียงพอตลอดเวลาสําหรับการวัดเวลาขนส่ง การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับน้ําเสียอื่น ๆ อาจเป็นปัญหาได้ไม่แพ้กัน เครื่องวัดการไหลของ Doppler มักจะทํางานได้ดีสําหรับการวัดกากตะกอนที่เปิดใช้งานกากตะกอนที่ย่อยแล้วและสารละลายจากการขุด อย่างไรก็ตามสารละลายที่ดูดซับเสียง เช่นมะนาวหรือสารละลายดินขาวอาจเป็นปัญหาได้

อ้างอิง: SmartMeasurement, raecorents.com, omega.com

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดติดต่อเรา:

โทร: 02-384-6060  |  ไลน์: @flutech.co.th  | อีเมล: [email protected]  | เฟสบุ๊ค: @flutech.co.th