5. Електромагнітні витратоміри

Електромагнітні (індукційні) витратоміри застосовують у трубопроводах для вимірювання об'ємних витрат електропровідних рідин, розчинів і пульп з дрібнодисперсними неферомагнітними частками. Питома електропровідність вимірюваного середовища повинна перебувати в межах від 10^-8 до 10 См/м (сименс на метр, у системі СІ 1Cм = 1/1Ом). Деякі різновиди електромагнітних витратомірів знаходять застосування для виміру витрат рідкого металевого теплоносія, наприклад натрію.

Принцип дії витратомірів заснований на законі електромагнітної індукції, відповідно до якого наведена в провіднику е.р.с. пропорційна швидкості його руху в магнітному полі. Роль провідника, що рухається в магнітному полі, грає електропровідна рідина, що протікає крізь первинний електромагнітний перетворювач витрат, встановлений у трубопроводі. Вимірюючи е.р.с., наведену в електропровідній рідині, що при своєму русі перетинає магнітне поле первинного перетворювача, можна визначити первинну швидкість рідини, а разом з нею й об'ємні витрати.

6. Ультразвукові витратоміри

Звукові коливання високої частоти (20 кГц і вище) створюються електроакустичним вібратором (випромінювачем), проходять крізь середовище, що рухається трубопроводом, й реєструються приймачем, що відстоїть від випромінювача на відстані l.

Застосовують дві схеми ультразвукових витратомірів: 1) ультразвукові хвилі направлені перпендикулярно потоку середовища, витрати якого вимірюються, і 2) ультразвукові хвилі направлені вздовж потоку. У першому випадку генератор ультразвукових хвиль розміщується з одного боку трубопроводу (наприклад, зверху), а приймачі (як мінімум два) – напроти генератора з іншого боку (знизу) на певній відстані один від одного вздовж трубопроводу. Швидкість потоку зміщує звукову хвилю, яка перетинає потік, на певний невеличкий кут, величина якого визначається різницею інтенсивностей звукових хвиль, що реєструється двома приймачами (звичайно за допомогою диференціальної схеми). Такі витратоміри відрізняються простотою, але результати вимірювання мають невисоку достовірність внаслідок малого відхилення акустичного променя, особливо для трубопроводів малих діаметрів. Тому частіше застосовують витратоміри другого типу - у яких генератор і приймач розміщені на значній відстані (набагато більшій ніж діаметр трубопроводу) вздовж трубопроводу, з протилежних його сторін. При цьому ультразвуковий промінь перетинає вісь потоку під кутом α.

Якщо v - швидкість потоку середовища, а с - швидкість звуку в даному середовищі, то тривалість поширення звукової хвилі за напрямком руху потоку від випромінювача до приймача:

(4.1.3)

Тривалість поширення звукової хвилі проти руху потоку від випромінювача до приймача:

(4.1.4)

Різниця часу, що вимірюється електронно-рахунковою схемою дорівнює:

(4.1.5)

Визначивши швидкість потоку за допомогою витрат, одержимо рівняння для вимірювання витрат ультразвуковими витратомірами:

(4.1.6)

де F - площа перетину потоку;

φ - коефіцієнт, що враховує розподіл швидкостей по перетину потоку.

Існують різні способи й різні вимірювальні схеми для визначення Δτ:

1) вимірювання різниці фазових зсувів ультразвукових хвиль, що направлені за потоком й проти нього;

2) вимірювання різниці частот повторення коротких імпульсів або пакетів ультразвукових коливань, що спрямовуються одночасно за потоком й проти нього;

3) вимірювання різниці тривалості проходження коротких імпульсів, що направляються одночасно за потоком й проти нього.