บทนำภาพรวม:
เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิกก็เหมือนกับเครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า. เนื่องจากไม่มีสิ่งกีดขวางในช่องการไหลของเครื่องมือจึงหมดเครื่องวัดการไหลแบบไม่มีสิ่งกีดขวาง. พวกเขาเป็นประเภทเครื่องวัดการไหลเหมาะสำหรับแก้ปัญหายากในการวัดการไหลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่การวัดการไหล. เป็นหนึ่งในประเภทที่พัฒนาอย่างรวดเร็วของเครื่องวัดการไหล.
หลักการทำงาน:
ตามหลักการตรวจจับสัญญาณเครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียงสามารถแบ่งออกเป็นวิธีความแตกต่างของความเร็วการแพร่กระจาย (วิธีความแตกต่างของเวลาโดยตรง, วิธีความแตกต่างของเวลา, วิธีความแตกต่างของเฟสและวิธีความแตกต่างของความถี่), วิธีการเปลี่ยนลำแสง, วิธี Doppler, วิธีความสัมพันธ์ข้ามและการกรองเชิงพื้นที่ กฎหมายและกฎหมายเกี่ยวกับเสียง ฯลฯ
1. วิธีความแตกต่างของเวลา วัดความแตกต่างของเวลาที่เกิดจากความเร็วการแพร่กระจายที่แตกต่างกันในการขยายพันธุ์ไปข้างหน้าและข้างหลังเพื่อคำนวณความเร็วของของไหลที่วัดได้
ใช้สองเครื่องส่งสัญญาณเสียง(SA และ SB) และเครื่องรับโซนิคสองตัว
เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก
เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก
(RA และ RB). คลื่นเสียงสองชุดของแหล่งกำเนิดเสียงเดียวกันจะถูกส่งผ่านระหว่าง SA และ RA และระหว่าง SB และ RB ติดตั้งตามแนวท่อที่มุม θ (โดยทั่วไป θ=45°) (รูปที่ 1) เนื่องจากคลื่นเสียงที่ส่งไปตามกระแสน้ำจะถูกเร่งโดยของไหล และคลื่นเสียงที่ส่งต้นน้ำนั้นล่าช้า ดังนั้นความแตกต่างของเวลาระหว่างคลื่นเสียงจึงเป็นสัดส่วนกับความเร็วของการไหล นอกจากนี้ยังสามารถส่งสัญญาณไซน์เพื่อวัดการเลื่อนเฟสระหว่างคลื่นเสียงทั้งสองชุดหรือส่งสัญญาณความถี่เพื่อวัดความแตกต่างของความถี่เพื่อให้ได้การวัดความเร็วการไหล
2. วิธีผลต่างเฟส วัดความเร็วการคำนวณของความแตกต่างของเฟสที่เกิดจากความแตกต่างของเวลาเมื่อขยายไปข้างหน้าและข้างหลัง
เครื่องส่งสัญญาณจะส่งลำแสงคลื่นเสียงไปตามแกนที่ตั้งฉากกับไปป์ไลน์ เนื่องจากการไหลของของไหล ลำเสียงจะถูกออฟเซ็ตสำหรับระยะดาวน์สตรีมที่กำหนด ระยะออฟเซ็ตเป็นสัดส่วนกับความเร็วการไหล
3. วิธีความแตกต่างของความถี่ วัดความต่างของความถี่เสียงลูปเมื่อขยายไปข้างหน้าและข้างหลัง
เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกถูกส่งผ่านของเหลวที่ไม่สม่ำเสมอ คลื่นเสียงจะกระจายออกไป ไหล
เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก
เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิก
เมื่อมีการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ระหว่างร่างกายกับเครื่องส่งสัญญาณ การเลื่อน Doppler จะเกิดขึ้นระหว่างสัญญาณเสียงที่ส่งและสัญญาณที่ได้รับหลังจากที่ของเหลวกระจัดกระจาย การเลื่อนความถี่ดอปเปลอร์เป็นสัดส่วนกับความเร็วของไหล พื้นที่ของของไหลที่วัดได้ในรูปที่ 2 ตั้งอยู่ที่จุดตัดของลำแสงที่ส่งผ่านและลำแสงที่กระจัดกระจายที่ได้รับ ลำแสงจะต้องแคบมากเพื่อไม่ให้มุม θ ระหว่างคานทั้งสองไม่ได้รับผลกระทบจากความกว้างของลำแสง นอกจากนี้ยังสามารถใช้ตัวแปลงเพียงตัวเดียวเป็นทั้งตัวส่งและตัวรับ วิธีนี้เรียกว่าประเภทช่องสัญญาณเดียว ในเครื่องวัดการไหลของเลือด Doppler แบบช่องสัญญาณเดียว เครื่องส่งสัญญาณจะส่งสัญญาณเสียงชีพจรตามช่วงเวลา และรับสัญญาณพัลส์อะคูสติกที่สะท้อนจากผนังหลอดเลือดและเซลล์เม็ดเลือดแดงในหลอดเลือดในช่วงเวลาระหว่างพัลส์อะคูสติกทั้งสอง วงจรควบคุมใช้เพื่อเลือกสัญญาณสะท้อนเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ระยะทางที่กำหนด และจะมีการเลื่อนความถี่ดอปเปลอร์หลังจากการเปรียบเทียบ ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเร็วของการไหลเวียนของเลือด สามารถรับกระแสเลือดได้เมื่อทราบส่วนตัดขวางของหลอดเลือด