فلومتر التراسونیک

مشخصات فنی فلومتر التراسونیک

یکی از انواع فلومتر، فلومترهای التراسونیک هستند که تحت تأثیر خصوصیات صوتی سیال مایع هستند و بسته به دبی می توانند تحت تأثیر دما، چگالی، گرانروی و ذرات معلق قرار بگیرند. فلومتر التراسونیک از نظر قیمت خرید بسیار متفاوت هستند اما استفاده و نگهداری آنها اغلب ارزان می باشد زیرا بر خلاف فلومترهای مکانیکی از قطعات متحرک استفاده نمی کنند. فلومتر التراسونیک دارای خروجی دیجیتالی می باشد.

انواع فلومترهای التراسونیک از لحاظ قرارگیری روی خطوط لوله:

• فلومتر آلتراسونیک کمربندی (Clamp On)
• فلومتر آلتراسونیک در خط (In Line)

فلومتر التراسونیک Clamp On (کلمپی)

سنسورها به صورت Clamp On به خط لوله متصل می باشند و برای جلوگیری از اتصال سنسورها به لوله در اثر گذشت زمان، در زیر سنسورها ژل یا گریس استفاده می شود.

فلومتر التراسونیک In Line

در این حالت فلومتر در مسیر خطوط لوله قرار می گیرد و سنسورها مستقیما در تماس با سیال بوده و دقت اندازه گیری فلومتر بسیار بالاتر می باشد و در حدود  0.75 تا 1 درصد است.

انواع فلومتر التراسونیک

روش جابجایی زمانی

اندازه گیری فلو در فلومتر التراسونیک که از تجهیزات اندازه گیری فلو بوده، به روش جابجایی زمانی به شرح زیر می باشد:

• فلومتر جابجایی زمانی نوع Z یا Z – factor
• فلومتر جابجایی زمانی نوع V یا V –factor

فلومتر جابجایی زمانی نوع Z یا Z – factor

در این روش سنسور ها به صورت Clamp On (کلمپی) به خط لوله متصل می باشند و فرکانس کاری 850 کیلوهرتز تا 1.5 مگا هرتز می باشد. فلومتر اولتراسونیک تفاوت بین زمان عبور پالس های اولتراسونیک را که با جهت جریان ارسال می شوند، را اندازه گیری می کنند. این اختلاف زمانی اندازه گیری شده، متناسب با سرعت متوسط مایع در امتداد مسیر پرتو اولتراسونیک می باشد.

از یکی از سنسورها سیگنالی ارسال می شود و بعد از یک یا دو ثانیه مکث، سنسور دیگر سیگنالی را باز ارسال می کند. اگر زمان رفت سیگنال T_up و زمان برگشت سیگنال T_down باشد. آنگاه خواهیم داشت:

C – v cos∝ = L/t_up
C + v cos∝ = L/t_down

در روابط فوق C سرعت موج التراسونیک داخل سیال، V سرعت حرکت سیال، L فاصله دو سنسور از یکدیگر، ∝ زاویه بین امواج التراسونیک و محور اصلی خط لوله می باشد.

فلومتر جابجایی زمانی نوع Z یا Z – factor برای سیالات تمیز و عاری از هرگونه ذره جامد یا حباب کاربرد دارد. در خطوطی که سایز لوله 4 تا 156 اینچ باشد، می توان از این نوع فلومتر استفاده کرد. اما در خطوط با سایز کمتر از 4 اینچ به دلیل اینکه زمان ارسال امواج کوچک می باشد و نمی توان این زمان را اندازه گیری کرد و غیر قابل کاربرد هستند.

فلومتر جابجایی زمانی نوع V یا V–factor

در این روش سنسورها در یک طرف لوله و به فاصله حدودی قطر لوله از یکدیگر قرار می گیرند. سیگنال های ارسالی از سنسورها پس از برخورد به طرف دیگر مسیر، بازتابیده می شود و توسط سنسور دیگر دریافت می شود.

فلومتر جابجایی زمانی نوع V یا V –factor برای سیالات تمیز و عاری از ذرات کاربرد دارند و برای لوله هایی با سایز 2 تا 4 اینچ مورد استفاده قرار می گیرند.

روش داپلر

روش دیگر در اندازه گیری جریان مافوق صوت، استفاده از شیفت داپلر است که در نتیجه انعکاس پرتوی اولتراسونیک از مواد منعکس کننده صوتی مانند ذرات جامد یا حباب های هوای فرو رفته در یک مایع در حال جریان یا تلاطم خود مایع حاصل می شود. سنسور های پیزو الکتریک در یک سمت قرار می‌گیرند و فرکانس کاری مربوط به آن ها 640 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز می باشد.

فلومترهای داپلر برای دوغاب، مایعات دارای حباب، گازهایی با ذرات منعکس کننده صدا استفاده می شود. در مواردی مانند سرویس های فاضلاب یا پساب ها به دلیل انفصال و عدم تداوم در موج صوتی از روش دوپلر استفاده نمی شود.

فلومتر التراسونیک کانال باز

در فلومتر التراسونیک کانال باز، سنسور اولتراسونیک، ارتفاع آب در کانال باز را اندازه گیری می کند و بر اساس هندسه کانال می توان جریان را از ارتفاع تعیین کرد. سنسور اولتراسونیک معمولاً یک سنسور دما نیز به همراه دارد، زیرا سرعت صدا در هوا تحت تأثیر دما قرار می گیرد.

فلومتر التراسونیک پرتابل

فلومتر التراسونیک پرتابل برای اندازه گیری جریان سیالات در لوله های تحت فشار نیازی به برش یا باز کردن خط لوله ندارد و در دو حالت ثابت و متحرک مقادیر فلو یا دبی را اندازه گیری می کنند. با توجه به متحرک بودن این تجهیز، به راحتی می توان جریان ورودی و خروجی یک سیستم تحت فشار را اندازه گیری نمود و هیچ گونه محدودیتی از لحاظ مکان اندازه گیری یا نوع سیال ندارد.