3.6.Времяимпульсные ультразвуковые расходомеры

Это ультразвуковые расходомеры, измеряющие разность времен прохождения коротких импульсов направлении потока жидкости или газа и против потока на расстоянии L. Времяимпульсные ультразвуковые расходомеры в основном одноканальные и работают на импульсах 0,1-0,2 мкс, посылаемых поочередно или одновременно навстречу друг другу с частотой примерно 0,5 кГц. Такие ультразвуковые расходомеры предназначены для измерения объемного расхода. Чтобы определять массовый расход используют УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ С КОРРЕКЦИЕЙ НА СКОРОСТЬ ЗВУКА И ПЛОТНОСТЬ ИЗМЕРЯЕМОГО ВЕЩЕСТВА, в которых устанавливается дополнительный возбуждаемый на резонансной частоте пьезоэлемент, направляющий акустические колебания в измеряемое вещество. Снимаемое с него напряжение, прямо пропорционально удельному акустическому сопротивлению ве-щества, при условии, что сопротивление вещества значительно меньше сопротивления генератора. Умножение электрического сигнала от пьезоэлемента, на пропорциональный объемному расходу сигнал, дает в итоге сигнал, прямо пропорциональный массовому расходу. В времяимпульсных и фазовых расходомерах используют схемы коррекции, предотвращающие погрешности изменения скорости ультразвука в измеряемом веществе путем установки на противоположных концах диаметра трубопровода дополнительной пары пьезоэлементов. Время прохождения акустических колебаний между пьезоэлементами обратно пропорционально скорости.

3.7.Ультразвуковые расходомеры с колебаниями, перпендикулярными к потоку

Это ультразвуковые расходомеры, в которых акустические колебания по направлению потока и против потока измеряемого вещества отсутствуют и ультразвуковой луч вместо этого посылается перпендикулярно движению потока жидкости или газа и вычисляется величина отклонения луча от перпендикулярного направления, зависящая от скорости и измеряемого вещества. Акустические колебания излучает один пьезоэлемент, а воспринимаются одним или двумя пьезоэлементами. Ультразвуковой расходомер с колебаниями, перпендикулярными к потоку обладает хорошим уровнем чувствительности, но точность измерения напрямую связана с состоянием отражающих поверхностей трубы. Причины возникновения погрешностей у ультразвуковых расходомеров: • неточный учет воздействия профиля скорости • асимметрия электронно-акустических каналов • варьирующая скорость ультразвука в веществе • паразитные акустические сигналы • погрешности, вносимые электронной схемой Неточный учет профиля скоростей возникает вследствие неравенства средней скорости потока, и средней скорости перемещения акустических колебаний. Скорость ультразвука зависит от плотности жидкости и газа, меняющихся с изменением давления, температуры, состава, концентрации компонентов измеряемых веществ. Это воздействие на точность фазовых, времяимпульсных расходомеров и расходомеров с излучением, перпендикулярным к оси трубы устраняется использованием схем коррекции или переходом на измерение массового расхода. Паразитные акустические сигналы образуются вследствие размещения пьезопреобразователей на трубе, появление реверберационной волны вследствие отражений ультразвука от границ звукопроводов (пьезоэлементов) и жидкости. Асимметрия электронно-акустических каналов неизбежна в двухлучевых акустических расходомерах и создает ощутимую погрешность вычисления разности времен перемещения сигналов по направлению потока и против потока.

3.8.ДОППЛЕРОВСКИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ работают по принципу измерения, зависящего от расхода допплеровской разности частот, возникающих вследствие отражения акустических колебаний неоднородностями потока. Разность зависит от скорости частицы, отражающей акустические колебания и скорости с распространения этих колебаний. Вычисляемая разность частот служит для измерения скорости частицы отражателя, что равнозначно вычислению местной скорости потока. Допплеровские ультразвуковые расходомеры обладают низкой точностью (2-3%) вследствие того, что выходной сигнал состоит из спектра разных частот, образующихся в результате сдвига исходной частоты большим количеством частиц, имеющих отличные скорости.