Ein Ultraschall-Gasdurchflussmesser -Was ist ein Ultraschall-Durchflussmesser?Geräte, die am häufigsten in Gaspipelines verwendet werden - ist ein Durchflussmesser, der an einer Pipeline installiert ist, die fließendes Gas transportiert und den Gasfluss mithilfe des Ultraschallprinzips misst. Ein Einkanal-Ultraschall-Gasdurchflussmesser ist ein Gerät, das nur mit einem Kanal ausgestattet ist; Ein mehrkanaliger Ultraschall-Gasdurchflussmesser verfügt über zwei oder mehr Kanäle. Das Grundprinzip des Ultraschall-Gasdurchflussmessers zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit besteht darin, die Kernparameter der Gasflüssigkeit, wie Geschwindigkeit, Durchflussrate und Dichte, durch Messung der Ausbreitungszeit von Ultraschallwellen im Gasmedium zu berechnen.
Analyse des Funktionsprinzips der Zeitdifferenz-Ultraschall-Gasdurchflussmessung
Die Zeitdifferenzmethode zur Ultraschall-Gasdurchflussmessung - ist ein Prinzip, auf das in der oft verwiesen wirdDefinition von Ultraschall-Durchflussmesser- bestimmt die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit entlang des Schallkanals anhand der Laufzeitdifferenz zwischen zwei Ultraschallsignalen, die sich in die gleiche Richtung und in die entgegengesetzte Richtung ausbreiten. Wenn sich Ultraschall in einem strömenden Gasmedium ausbreitet, ändert sich seine Geschwindigkeit mit der Gasgeschwindigkeit. Konkret ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalls in die gleiche Richtung wie die Gasgeschwindigkeit: Wenn die Gasgeschwindigkeit zunimmt, nimmt auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalls in die gleiche Richtung zu; Wenn umgekehrt die Gasgeschwindigkeit entgegen der Ausbreitungsrichtung des Ultraschalls zunimmt, nimmt die Geschwindigkeit des Ultraschalls entsprechend ab.
Grundstruktur des Ultraschall-Rohrströmungssensors
Wie in Abbildung 2.1 - gezeigt, ein typisches BeispielSchematische Darstellung eines Ultraschall-Durchflussmessers- Zwei Ultraschallwandler (sogenannte Sonden oder Wandler), die Ultraschallimpulse sowohl senden als auch empfangen können, sind in eine oder beide Seiten des Rohrs eingebettet. Der eigentliche Weg des Ultraschallsignals zwischen den beiden Wandlern wird Schallkanal genannt, sodass ein Wandlerpaar einen Schallkanal bildet. Die Wandler sind vom flüssigen Medium durch eine schalltransparente Membran oder einen Abschnitt der Schallkanalwand getrennt. In einem einzigen-KanalUltraschall-Durchflussmesser, der Wellenleiter zwischen den beiden Ultraschallwandlern schneidet die Achse des Geräts.
Wie in Abbildung 2.1 dargestellt, beträgt der Rohrdurchmesser D und die gerade -Länge zwischen den Endflächen der beiden auf beiden Seiten des Rohrs eingebetteten Wandler A und B ist die Kanallänge L (auch Schallweg L genannt). Seine Beziehung zum Durchmesser D ist wie folgt:
In der Formel gilt: Φist der Neigungswinkel des Schallkanals, also der Winkel zwischen dem Schallkanal und der Rohrachse. Der Neigungswinkel des Schallkanals ist zugleich der Einfallswinkel der Ultraschallwelle.
Der Einfallswinkel - wird oft im diskutiertStruktur des Ultraschall-Durchflussmesserssowie in derBlockdiagramm des Ultraschall-Durchflussmessers- wird sowohl von der Schallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit als auch von der Schallgeschwindigkeit im akustischen Keil- und Rohrwandmaterial beeinflusst. Allerdings ist die Änderung der Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur bei festen Materialien im Allgemeinen geringer als bei gasförmigen Materialien. Wenn die Temperaturänderung gering ist, kann der Einfluss des akustischen Keils und des Rohrwandmaterials auf die Messgenauigkeit vernachlässigt werden; Wenn der Temperaturänderungsbereich jedoch groß ist, müssen Korrekturen für die erheblichen Änderungen der Schallgeschwindigkeit im akustischen Keil- und Rohrwandmaterial vorgenommen werden.
Ein Wandler mit einem Einfallswinkel von 30 Grad hat eine hohe Durchlässigkeit, einen geringen Energieverlust und eine niedrige Erregerspannung, wodurch er für tragbare Ultraschall-Durchflussmesser geeignet ist, bei denen Wechselstrom unpraktisch ist. Ein Wandler mit einem Einfallswinkel von 45 Grad hat eine geringere Durchlässigkeit, aber die Kristallgröße des Wandlers kann vergrößert werden, um die Erregerspannung zu erhöhen, wodurch er für stationäre Ultraschall-Durchflussmesser oder solche, die Wechselstrom nutzen können, geeignet ist.
