1. หลักการทำงานของเครื่องวัดการไหลล้ำ
โฟลว์มิเตอร์แบบอัลตราโซนิกประกอบด้วยสามส่วน: ทรานสดิวเซอร์ล้ำเสียง วงจรอิเล็กทรอนิกส์ และการแสดงการไหล และระบบสะสม ทรานสดิวเซอร์ส่งสัญญาณอัลตราโซนิกแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานอัลตราโซนิกและส่งไปยังของเหลวที่จะวัด คลื่นอัลตราโซนิกจะถูกส่งผ่านของเหลวไปยังเครื่องรับ สัญญาณอัลตราโซนิกที่ได้รับจากเครื่องรับสามารถตรวจจับอัตราการไหลของของเหลวได้ วงจรถูกขยายและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่แสดงถึงอัตราการไหลและจ่ายให้กับจอแสดงผลและตัวรวมทั้งหมดสำหรับการแสดงผลและการรวม ด้วยวิธีนี้ การตรวจจับการไหลและการแสดงผลจึงเกิดขึ้น ตัวแปลงสัญญาณแบบเพียโซอิเล็กทริกมักใช้ในโฟลว์มิเตอร์แบบอัลตราโซนิก ใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกของวัสดุเพียโซอิเล็กทริก และใช้วงจรส่งสัญญาณที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มพลังงานไฟฟ้าให้กับองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกของทรานสดิวเซอร์ส่งสัญญาณเพื่อสร้างการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิก คลื่นอัลตราโซนิกแพร่กระจายไปยังของเหลวในมุมหนึ่ง จากนั้นทรานสดิวเซอร์รับจะรับ และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกสำหรับการตรวจจับ ทรานสดิวเซอร์ส่งสัญญาณใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกผกผันขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก ในขณะที่ทรานสดิวเซอร์รับใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก
เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิกจำแนกตามหลักการวัด: วิธีความแตกต่างของความเร็วการแพร่กระจาย, วิธีเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์, วิธีบีมชิฟต์, วิธีสหสัมพันธ์, วิธีเสียงรบกวนเป็นต้น เนื่องจากวิธีความแตกต่างของความเร็วการแพร่กระจายเอาชนะข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของคลื่นเสียงกับอุณหภูมิของไหลและมีความแม่นยำสูงจึงใช้กันอย่างแพร่หลาย วิธีความแตกต่างของความเร็วการแพร่กระจายแบ่งออกเป็น: วิธี Z (วิธีส่งสัญญาณ), วิธี V (วิธีสะท้อน), วิธี X (วิธีข้าม) เป็นต้น
ตามวิธีการติดตั้ง ได้แก่ ชนิดแคลมป์ภายนอก ชนิดปลั๊กอิน ชนิดส่วนท่อ และแบบเคลื่อนย้ายได้ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคแบบพกพาส่วนใหญ่จะใช้เพื่อสอบเทียบเครื่องวัดการไหลที่ติดตั้งไว้อื่นๆ
2. ข้อดีของเครื่องวัดการไหลล้ำเสียง
(1) เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกเป็นเครื่องมือวัดแบบไม่สัมผัสซึ่งสามารถใช้วัดการไหลของของเหลวและเส้นผ่านศูนย์กลางท่อขนาดใหญ่ที่ไม่สามารถสัมผัสและสังเกตได้ง่าย ไม่เปลี่ยนสถานะการไหลของของเหลว ไม่ก่อให้เกิดการสูญเสียแรงดัน และติดตั้งง่าย
(2) สามารถวัดการไหลของสารกัดกร่อนและสื่อที่ไม่นำไฟฟ้า
(3) เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิคมีช่วงการวัดกว้างและช่วงการวัดตั้งแต่ 2 ซม. ถึง 6.5 ม.
(4) เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิกสามารถวัดการไหลของของเหลวและน้ำเสียต่างๆ
(5) การไหลของปริมาตรที่วัดโดยโฟลว์มิเตอร์แบบอัลตราโซนิกจะไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ความดัน ความหนืด ความหนาแน่น และพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์อื่นๆ ของของเหลวที่วัดได้ สามารถทำเป็นรูปแบบคงที่และพกพาได้
(6) สามารถติดตั้งและบำรุงรักษาเครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียงแบบเสียบปลั๊กและแบบหนีบโดยไม่ต้องหยุดการผลิตโดยไม่ต้องตัดไปป์ไลน์ของกระบวนการ
(7) ค่าใช้จ่ายค่อนข้างต่ำ
3. ข้อเสียของเครื่องวัดการไหลล้ำเสียง
(1) ช่วงการวัดอุณหภูมิของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกไม่สูงและโดยทั่วไปสามารถวัดได้เฉพาะของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 200 ℃
(2) ความสามารถในการป้องกันการรบกวนต่ำ มีความอ่อนไหวต่อการรบกวนของฟองอากาศ ความเปรอะเปื้อน ปั๊ม และแหล่งกำเนิดเสียงอื่นๆ ที่ผสมกับเสียงอัลตราโซนิก ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด
(3) ส่วนท่อตรงมีข้อกำหนดที่เข้มงวด ซึ่งก็คือ 10D แรก 5D ด้านหลัง และระยะห่างจากปั๊ม 30D (D คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ) มิฉะนั้น การกระจายไม่ดีและความแม่นยำในการวัดต่ำ
(4) ความไม่แน่นอนของการติดตั้งจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างมากในการวัดการไหล
(5) ขนาดของท่อวัดจะส่งผลร้ายแรงต่อความถูกต้องของการวัดและทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าจะรุนแรงก็ตาม มิเตอร์ก็ไม่มีการแสดงอัตราการไหล
(6) ระดับความน่าเชื่อถือและความแม่นยำไม่สูง (โดยทั่วไปคือ 1.5 ถึง 2.5 เกรด) และความสามารถในการทำซ้ำได้ไม่ดี เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิคกำหนดอัตราการไหลโดยการวัดความเร็วของของไหลและคูณด้วยพื้นที่หน้าตัดของไปป์ไลน์ โฟลว์มิเตอร์ไม่สามารถวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและความกลมของท่อได้โดยตรง และสามารถประมาณพื้นที่หน้าตัดตามวงกลมมาตรฐานตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและความหนาของผนังเท่านั้น ความไม่แน่นอนที่เกิดจากสิ่งนี้เกิน 1% ดังนั้นความแม่นยำจึงมีจำกัด
(7) อายุการใช้งานสั้น (รับประกันความแม่นยำทั่วไปเพียง 2 ปี)
(8) ความแม่นยำของโฟลว์มิเตอร์แบบอัลตราโซนิกต่ำกว่ามิเตอร์วัดกระแสแม่เหล็กไฟฟ้า (โดยทั่วไป โฟลว์มิเตอร์อัลตราโซนิกคือ 1% และมิเตอร์วัดกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าโดยทั่วไป 0.5%)
(9) มีปัจจัยความไม่แน่นอนหลายอย่างที่ส่งผลต่อความแม่นยำของโฟลว์มิเตอร์แบบอัลตราโซนิก (เช่น ท่อตรงเพียงพอหรือไม่ สถานะการไหลของน้ำในท่อ ความเปรอะเปื้อนของผนังท่อ ฟองอากาศ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เสียง มนุษย์ ปัจจัย ฯลฯ)
(10) เครื่องวัดการไหลของอุลตร้าโซนิคมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับไปป์ไลน์ และไม่ควรมีเสียงผิดปกติ มิฉะนั้น จะส่งผลต่อข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมาก