เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซอัลตราโซนิก -เครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียงคืออะไรอุปกรณ์ที่ใช้กันมากที่สุดในท่อส่งก๊าซ - คือเครื่องวัดการไหลที่ติดตั้งบนท่อส่งก๊าซที่ไหลและการวัดการไหลของก๊าซโดยใช้หลักการของอัลตราซาวนด์ เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซอัลตราโซนิก-ช่องเดียวคืออุปกรณ์ที่มีช่องสัญญาณเดียวเท่านั้น เครื่องวัดอัตราการไหลของก๊าซอัลตราโซนิกหลาย-ช่องมีสองช่องขึ้นไป หลักการพื้นฐานของเครื่องวัดการไหลของก๊าซอัลตราโซนิกสำหรับการวัดความเร็วการไหลคือการคำนวณพารามิเตอร์หลักของของเหลวก๊าซ เช่น ความเร็ว อัตราการไหล และความหนาแน่น โดยการวัดเวลาการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราซาวนด์ในตัวกลางก๊าซ
การวิเคราะห์หลักการทำงานของเวลา-การวัดการไหลของก๊าซอัลตราโซนิคที่ต่างกัน
วิธี-ความแตกต่างของเวลาสำหรับการวัดการไหลของก๊าซอัลตราโซนิก - เป็นหลักการที่มักอ้างอิงในคำจำกัดความของเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก- กำหนดความเร็วก๊าซเฉลี่ยตามแนวช่องเสียงโดยใช้ความแตกต่างของเวลาการแพร่กระจายระหว่างสัญญาณอัลตราโซนิกสองสัญญาณที่แพร่กระจายในทิศทางเดียวกันและในทิศทางตรงกันข้าม เมื่ออัลตราซาวนด์แพร่กระจายในตัวกลางของก๊าซที่ไหล ความเร็วของมันจะเปลี่ยนไปตามความเร็วของก๊าซ โดยเฉพาะความเร็วการแพร่กระจายของอัลตราซาวนด์จะเปลี่ยนไปในทิศทางเดียวกับความเร็วของก๊าซ: เมื่อความเร็วของก๊าซเพิ่มขึ้น ความเร็วของอัลตราซาวนด์ที่แพร่กระจายไปในทิศทางเดียวกันก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ในทางกลับกัน ถ้าความเร็วของก๊าซเพิ่มขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับการแพร่กระจายของอัลตราซาวนด์ ความเร็วของอัลตราซาวนด์จะลดลงตามไปด้วย
โครงสร้างพื้นฐานของเซนเซอร์วัดการไหลของท่อแบบอัลตราโซนิก
ดังแสดงในรูปที่ 2.1 - โดยทั่วไปแผนผังของเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก- ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกสองตัว (เรียกว่าโพรบหรือทรานสดิวเซอร์) ที่มีความสามารถในการส่งและรับพัลส์อัลตราโซนิกถูกฝังอยู่ในด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านของท่อ เส้นทางที่แท้จริงของสัญญาณอัลตราโซนิกระหว่างทรานสดิวเซอร์ทั้งสองเรียกว่าช่องเสียง ดังนั้นทรานสดิวเซอร์คู่หนึ่งจึงประกอบเป็นช่องเสียงเดียว ทรานสดิวเซอร์จะถูกแยกออกจากตัวกลางของไหลโดยเมมเบรนเสียง-ที่โปร่งใสหรือส่วนของผนังท่อเสียง ในช่องทางเดียว-เครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียงท่อนำคลื่นระหว่างทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิคสองตัวจะตัดแกนของอุปกรณ์
ดังที่แสดงในรูปที่ 2.1 เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อคือ D และความยาวเส้นตรง-ระหว่างพื้นผิวด้านปลายของทรานสดิวเซอร์สองตัว A และ B ที่ฝังอยู่บนทั้งสองด้านของท่อคือความยาวช่อง L (หรือที่เรียกว่าเส้นทางเสียง L) ความสัมพันธ์กับเส้นผ่านศูนย์กลาง D มีดังนี้:
ในสูตร: Φ คือมุมเอียงของช่องเสียง ซึ่งเป็นมุมระหว่างช่องเสียงกับแกนของท่อ มุมเอียงของช่องเสียงก็เป็นมุมตกกระทบของคลื่นอัลตราซาวนด์ด้วย
มุมตกกระทบ - มักถูกกล่าวถึงในโครงสร้างของเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิกเช่นเดียวกับในบล็อกไดอะแกรมของเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก- ได้รับผลกระทบจากทั้งความเร็วเสียงในของไหลและความเร็วเสียงในลิ่มเสียงและวัสดุผนังท่อ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของความเร็วเสียงตามอุณหภูมิโดยทั่วไปสำหรับวัสดุที่เป็นของแข็งจะน้อยกว่าวัสดุที่เป็นก๊าซ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย อิทธิพลของลิ่มเสียงและวัสดุผนังท่อที่มีต่อความแม่นยำในการวัดสามารถถูกละเลยได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อช่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีขนาดใหญ่ จะต้องแก้ไขการเปลี่ยนแปลงความเร็วเสียงที่สำคัญในลิ่มเสียงและวัสดุผนังท่อ
ทรานสดิวเซอร์ที่มีมุมตกกระทบ 30 องศามีการส่งผ่านข้อมูลสูง การสูญเสียพลังงานต่ำ และแรงดันกระตุ้นต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิกแบบมือถือที่ไฟ AC ไม่สะดวก ทรานสดิวเซอร์ที่มีมุมตกกระทบ 45 องศาจะมีการส่งผ่านที่ต่ำกว่า แต่สามารถเพิ่มขนาดคริสตัลของทรานสดิวเซอร์ได้เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้ากระตุ้น ทำให้เหมาะสำหรับมิเตอร์วัดการไหลแบบอัลตราโซนิคแบบอยู่กับที่หรือที่สามารถใช้ไฟ AC ได้
