شرکت فناوران فراسنجش شریف|دانستنی ها|انواع روش‌های جریان‌سنجی به کمک امواج آلتراسونیک

انواع روش‌های جریان‌سنجی به کمک امواج آلتراسونیک

جریان‌سنج‌ها از نظر نحوه محاسبه دبی عبوری در لوله، به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شود که به سه نوع از آن‌ها در ادامه اشاره می‌شود.

 

1- روش زمان‌عبوری (Transit Time)

در این روش، موج یک بار از ترنسدیوسر بالادستی (A) به پایین‌دستی (B) و یک بار هم به صورت برعکس منتقل می‌شود. بنابراین و مطابق با شکل زیر، یک بار موج در جهت حرکت سیال حرکت می‌کند و بار دیگر، خلاف آن. همین موضوع، سبب ایجاد اختلاف زمانی موج از ترنسدیوسر بالادستی به پایین‌دستی و برعکس می‌شود. این اختلاف زمانی به سرعت سیال عبوری از لوله وابسته است. بنابراین با اندازه‌گیری این اختلاف زمان، سرعت سیال و درنتیجه دبی حجمی آن محاسبه می‌شود.

 

 این نوع جریان‌سنج‌ها حداقل از یک جفت ترنسدیوسر استفاده می‌کنند. برای افزایش دقت، گاهی از چندین جفت ترنسدیوسر در یک مقطع از لوله استفاده می‌شود تا سرعت بخش‌های مختلف پروفیل سرعت سیال درون لوله محاسبه شود. از این روش معمولاً برای سیالات تمیز که حباب‌های هوا یا ذرات زیادی ندارد، استفاده می‌شود.

 

جریان‌سنج‌های ساخت شرکت فناوران فراسنجش شریف (SONEX)، از روش زمان‌عبوری برای محاسبه دبی عبوری از لوله استفاده می‌کند.

 

2- روش داپلر (Doppler)

در این روش، تنها از یک عدد ترنسدیوسر استفاده می‌شود. معمولاً از این روش برای سیالاتی که تمیز نیستند و دارای ذراتی درون خود هستند، استفاده می‌شود.

در روش داپلر، موج از ترنسدیوسر آلتراسونیک با فرکانسی مشخص وارد سیال داخل لوله می‌شود. طبق شکل زیر، این موج پس از برخورد با ذرات متحرک داخل سیال که در جهت حرکت سیال در حال حرکت هستند، به‌سمت ترنسدیوسر باز می‌گردد. طبق اثر داپلر، به‌دلیل اختلاف سرعت بین فرستنده (ترنسدیوسر) و گیرنده (ذرات داخل سیال)، موج بازگشتی دارای فرکانسی متفاوت از فرکانس موج منتشرشده از ترنسدیوسر می‌باشد. این فرکانس وابسته به سرعت سیال می‌باشد.

 

3- روش همبستگی مقطع (Cross-Correlation)

این روش معمولاً برای گازها استفاده می‌شود. زمانی که فشار گاز پایین باشد، روش زمان‌عبوری انتخاب مناسبی برای محاسبه جریان سیال نیست. در این شرایط از روش همبستگی مقطع استفاده می‌شود. همچنین این روش برای زمانی کاربرد دارد که عدد رینولدز (Reynolds) گاز، بزرگ باشد (حداقل بالاتر از 4000). مطابق با شکل زیر، در این روش از دو جفت جریان‌سنج آلتراسونیک در دو سمت مخالف لوله و با فاصله‌ای معین از هم استفاده می‌شود. زمانی که جریان آشفته باشد، حرکت گردابه‌ها باعث تغییر در سیگنال صوتی می‌شود که دارای یک امضای منحصربه‌فرد می‌باشد. با پردازش این سیگنال‌ها، سرعت گردابه‌ها و درنتیجه دبی سیال محاسبه می‌شود.