Акустические (ультразвуковые) расходомеры

Акустическими называются расходомеры, основанные на измерении того или иного эффекта, возникающего при проходе колебаний через поток жидкости или газа и зависящего от расхода. Почти все применяемые на практике акустические расходомеры работают в ультразвуковом диапазоне частот (выше 20000Гц – т.е. за пределами слышимости человеком) и поэтому называются ультразвуковыми.

Большинство промышленных ультразвуковых расходомеров используют эффекты, основанные на перемещении акустических колебаний движущейся средой. Они служат для измерения объемного расхода, потому что эффекты, возникающие при прохождении акустических колебаний через поток среды (жидкости или газа), связаны со скоростью перемещения среды. На рис. 12 показаны первичные преобразователи (A и B) ультразвуковых расходомеров, направление распространения акустических волн показано пунктиром.

Рис.12 Схема ультразвукового расходомера.

В таких расходомерах применяют два метода – фазовый и частотный. Первый основан на измерении разности фаз двух ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него. Сигнал, излучаемый датчиком А доходит до датчика В быстрее чем в обратном направлении, так как в первом случае поток увеличивает его скорость, тогда как во втором случае – уменьшает. Следовательно время прохождения сигнала от А к В ( ₁) меньше чем от В к А ( ₂). Разность времён является разностью фаз двух ультразвуковых колебаний и пропорциональна скорости потока v и расходу Q.

где L – расстояние между акустическими преобразователями; а – скорость распространения звука в данной неподвижной среде.

В частотных расходомерах используется зависимость запаздывания ультразвуковых импульсов (или пакетов импульсов) посланных по потоку и против него от расхода.

Градуировочная характеристика средств измерения

Градуировка средств измерения. В ряде случаев показания прибора, или его выходной сигнал, получают в безразмерных или относительных единицах, либо просто неизвестны показания прибора в единицах измеряемой величины. То есть, неизвестна зависимость между выходной информацией средства измерения и его входной величиной. Такой при­бор необходимо отградуировать [2].

Градуировкой средства измерения называют операцию, посредством ко­торой устанавливается зависимость между показаниями прибора или его выходным сигналом с измеряемым параметром. Например, при градуировке вторичного прибора экспериментально находят зависи­мость между значениями измеряемой величины и количеством делений по его шкале. При градуировке первичного преобразователя находят зависимость между его выходным сигналом и измеряемой величиной. Эта зависимость и называется - градуировочной характеристикой. Она обычно представляется в виде таблицы или графика в системе прямоугольных коор­динат: по оси абсцисс откладывают показания прибора (или выходной сигнал), а по оси ординат - действительные значения измеряемой величины в соответствующих единицах. Для градуировки технических измерительных при­боров применяют образцовые приборы.

Например, градуировочная характеристика комплекта расходомера состоящего из ротаметра и вторичного цифрового прибора находится следующим образом. Измерения производят в 5-6 точках, расположенных равно­мерно по всему диапазону показаний вторичного прибора, полученные результаты вносят в таблицу и строят градуировочную характеристику [2].

Содержание работы: выполнить градуировку поплавкового расходомера типа РЭ со вторичным прибором типа РМ1, измеряя расход другим методом - при помощи мерного бака и секундомера.