Máy đo lưu lượng siêu âm là một dụng cụ đo lưu lượng chất lỏng hoặc khí thông qua công nghệ siêu âm.Nó hoạt động trên cơ sở rằng tốc độ mà sóng âm đi qua một chất lỏng thay đổi tùy thuộc vào hướng và tốc độ của dòng chảy chất lỏng. Máy đo lưu lượng siêu âm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, hóa dầu, hệ thống cung cấp nước và kỹ thuật môi trường và các lĩnh vực khác.
Nguyên tắc hoạt động
Máy đo lưu lượng siêu âm thường sử dụng hai nguyên tắc hoạt động chính sau:
1.Phương pháp chênh lệch thời gian(còn được gọi là phương pháp thời gian lan truyền): Phương pháp này dựa trên sự khác biệt về thời gian của việc lan truyền tín hiệu siêu âm trong chất lỏng để đo tốc độ lưu lượng.Giả sử rằng có hai cặp cảm biến siêu âm, được lắp đặt ở vị trí phía trên và phía dưới của đường ống dẫn, tạo thành một đường đo đối xứng.
a. Hướng hạ dòng: tín hiệu siêu âm đi theo hướng dòng chảy chất lỏng, và tốc độ lan truyền của nó sẽ được tăng tốc.
b.Hướng ngược dòng: tín hiệu siêu âm đi ngược hướng dòng chảy chất lỏng và tốc độ lan truyền của nó sẽ bị chậm lại.
Giảm
Bằng cách đo thời gian di chuyển trong hai hướng này, tốc độ lưu lượng của chất lỏng có thể được tính toán. Sự khác biệt trong thời gian di chuyển tỷ lệ thuận với vận tốc của chất lỏng.
Ưu điểm:
• Độ chính xác cao: Đặc biệt phù hợp với các chất lỏng đơn, sạch, kết quả tốt nhất khi chất lỏng không chứa tạp chất hoặc bong bóng.
• Ứng dụng rộng rãi: Thích hợp cho việc đo đường kính ống khác nhau.
Nhược điểm:
• Tùy thuộc vào tính chất âm thanh của chất lỏng: nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các tạp chất hoặc bong bóng trong chất lỏng.
• Độ chính xác suy giảm trong trường hợp hỗn loạn chất lỏng hoặc phân bố tốc độ dòng chảy không đồng đều.
2.Phương pháp hiệu ứng Doppler: Phương pháp này sử dụng hiệu ứng Doppler để đo lưu lượng. Phương pháp hiệu ứng Doppler sử dụng thay đổi tần số sóng âm để đo vận tốc.Sự phản xạ xảy ra khi sóng siêu âm đi qua chất lỏng và gặp các hạt hoặc bong bóng treoNếu chất lỏng đang chuyển động, tần số siêu âm phản xạ sẽ khác với tần số phát ra, và sự thay đổi tần số này là hiệu ứng Doppler.
• Khi chất lỏng di chuyển về phía cảm biến, tần số của sóng phản xạ tăng lên.
• Khi chất lỏng di chuyển ra khỏi cảm biến, tần số của sóng phản xạ giảm.
Bằng cách đo sự khác biệt về tần số giữa sóng truyền và sóng nhận, tốc độ dòng chảy v có thể được tính toán.
Ưu điểm:
• Lý tưởng để đo lường chất lỏng có chứa các hạt hoặc bong bóng treo: không bị giới hạn bởi độ tinh khiết của chất lỏng.
• Phạm vi ứng dụng rộng: có thể được sử dụng để đo lường chất lỏng bẩn hoặc hàm lượng bong bóng cao của chất lỏng.
Nhược điểm:
• Tùy thuộc vào các hạt hoặc bong bóng rải rác trong chất lỏng: Cần đủ các hạt phản xạ trong chất lỏng để thực hiện phép đo.
• Độ chính xác tương đối thấp: Kết quả đo là nhạy cảm hơn với tiếng ồn và điều kiện dòng chảy.
Khái niệm kênh
Trong máy đo lưu lượng siêu âm, các kênh đề cập đến số con đường mà thông qua các tín hiệu siêu âm lan truyền. Mỗi kênh bao gồm một cặp cảm biến truyền và nhận đo lưu lượng.Việc sử dụng nhiều kênh có thể cải thiện độ chính xác và ổn định của phép đoCác cấu hình kênh phổ biến bao gồm cấu hình kênh duy nhất, kênh kép và kênh bốn.
Một kênh (1 kênh): Bộ đo lưu lượng chỉ sử dụng một cặp cảm biến để tạo ra một đường đo. Nó có lợi thế chi phí thấp, lắp đặt đơn giản, nhưng độ chính xác đo tương đối thấp,đặc biệt là trong trường hợp phân phối dòng chảy không đồng đều.
Cổng hai kênh (2 kênh): hai cặp cảm biến được sử dụng để tạo thành hai đường đo.Cấu hình hai kênh cải thiện đáng kể độ chính xác đo lường bởi vì nó cho phép lưu lượng của chất lỏng được lấy mẫu tại các vị trí khác nhau, giảm tác động của sự phân bố dòng chảy không đồng đều đối với kết quả đo.
• Bốn kênh (4 kênh): Bốn cặp cảm biến được sử dụng để tạo thành bốn đường đo.Cấu hình này cung cấp độ chính xác đo lường cao hơn và ổn định cho các ứng dụng đòi hỏi các phép đo chính xác cao, chẳng hạn như đường ống lớn hoặc môi trường với điều kiện đo phức tạp. Cấu hình bốn kênh có thể phản ánh đầy đủ hơn sự phân bố tốc độ dòng chảy của chất lỏng và giảm lỗi.
Cảm ơn.
