Ehilà! Come fornitore di misuratori di flusso, ultimamente ho ricevuto molte domande su come funzionano i contatori di flusso ultrasonici. Quindi, ho pensato di dedicare qualche minuto a scomporlo per te.
Per prima cosa, parliamo di cosa sia un misuratore di flusso ad ultrasuoni. In termini semplici, è un dispositivo che misura la portata di un fluido - che potrebbe essere acqua, petrolio, gas o quasi qualsiasi altro liquido o gas - utilizzando onde ad ultrasuoni. È un modo non invadente di misurare il flusso, il che significa che non è necessario tagliare il tubo o interrompere il flusso del fluido per ottenere una lettura accurata.
Esistono due tipi principali di misuratori di flusso ad ultrasuoni: transito - tempo e Doppler. Cominciamo con il misuratore di flusso ad ultrasuoni Transit - Time.
Transito - contatore di flusso ultrasonico tempo
Il principio di base alla base di un misuratore di flusso ad ultrasuoni di transito è piuttosto semplice. Ha due trasduttori ad ultrasuoni, che sono come piccoli altoparlanti e microfoni tutti in uno. Questi trasduttori sono montati all'esterno del tubo, di solito con un angolo specifico.
Un trasduttore invia un segnale ad ultrasuoni a monte (contro il flusso del fluido) e l'altro invia un segnale a valle (nella stessa direzione del flusso del fluido). Il tempo impiegato dal segnale ultrasonico per viaggiare tra i due trasduttori è diverso a seconda che stia andando a monte o a valle.
Quando il segnale viaggia a monte, deve combattere contro il flusso del fluido. Quindi, ci vuole un po 'più di tempo per raggiungere l'altro trasduttore. D'altra parte, quando il segnale viaggia a valle, ottiene una spinta dal flusso del fluido e ci vuole meno tempo per raggiungere l'altro trasduttore.
Il misuratore di flusso misura questa differenza nel tempo di transito tra i segnali a monte e a valle. Usando un po 'di matematica elegante, può quindi calcolare la velocità media del fluido che scorre attraverso il tubo. Una volta che conosci la velocità del fluido e dell'area della croce del tubo, puoi facilmente capire la portata.
Lascia che ti dia un'analogia per renderlo più facile da capire. Immagina di nuotare in un fiume. Se nuoti contro la corrente, ci vorrà più tempo per arrivare da un punto all'altro rispetto al nuoto con la corrente. I segnali ultrasonici in un contatore di flusso di tempo di transito sono come nuotatori nel fiume e la differenza nei loro "tempi di nuoto" ci dice quanto velocemente il fiume (o in questo caso, il fluido nel tubo) sta scorrendo.
Misuratore di flusso ultrasonico Doppler
Ora, passiamo al misuratore di flusso ultrasonico Doppler. Questo tipo di misuratore di flusso funziona in modo leggermente diverso. È usato principalmente per misurare il flusso di fluidi che contengono particelle o bolle, come acque reflue o fanghi.
Il misuratore di flusso Doppler ha anche un trasduttore ad ultrasuoni. Invia un segnale ad ultrasuoni nel fluido. Quando questo segnale colpisce le particelle o le bolle nel fluido, viene riflesso al trasduttore.
La chiave qui è l'effetto Doppler. Potresti averne sentito parlare nel contesto di una pistola radar della polizia o di una sirena di ambulanza. Quando un oggetto si muove verso o lontano da una fonte di onde, la frequenza delle onde cambia. Nel caso del misuratore di flusso Doppler, le particelle o le bolle in movimento nel fluido causano un cambiamento nella frequenza del segnale ultrasonico riflesso.
Il misuratore di flusso misura questa variazione di frequenza. Sulla base della formula del cambio Doppler, può quindi calcolare la velocità delle particelle (e per estensione, la velocità del fluido). Proprio come con il misuratore di flusso di transito - una volta che conosci la velocità e l'area della sezione trasversale del tubo, è possibile determinare la portata.
Vantaggi dei contatori di flusso ad ultrasuoni
Ci sono diversi motivi per cui i contatori di flusso ultrasonico sono così popolari. Per uno, non sono invadenti. Non è necessario tagliare il tubo o installare qualsiasi parte all'interno del tubo, il che significa che non c'è rischio di perdite o danni al tubo. Questo rende anche l'installazione rapida e semplice, risparmiando tempo e denaro.
Sono anche molto precisi. Con una corretta calibrazione, i misuratori di flusso ad ultrasuoni possono fornire misurazioni della portata altamente precise. E possono lavorare con una vasta gamma di fluidi, compresi quelli corrosivi e abrasivi. Poiché i trasduttori sono montati all'esterno del tubo, non sono in contatto diretto con il fluido, quindi non sono influenzati dalle proprietà del fluido.
Applicazioni di contatori di flusso ad ultrasuoni
I misuratori di flusso ad ultrasuoni hanno un sacco di applicazioni. Nel settore idrico, sono utilizzati per misurare il flusso di acqua negli impianti di trattamento delle acque, nelle reti di distribuzione e nei sistemi di irrigazione. Nell'industria petrolifera e del gas, possono essere utilizzati per misurare il flusso di petrolio greggio, prodotti raffinati e gas naturale.
Sono anche utilizzati nell'industria chimica per misurare il flusso di vari prodotti chimici e nell'industria alimentare e delle bevande per misurare il flusso di liquidi come latte, succo e birra.
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Riferimenti
- "Manuale di misurazione del flusso: progetti e applicazioni industriali" di Richard W. Miller
- "FlowMeters ad ultrasuoni: principi e applicazioni" di vari autori nel campo della tecnologia di misurazione del flusso.