Prinsippet for ultralydbasert mengdemåling

Hver eneste dag transporteres og distribueres de mest forskjellige stoffer i rørsystemer.
Det kan være løsemidler og kjemikalier, vegetabilske oljer i næringsmiddelindustrien, kjølevæsker i primærindustrien eller petrokjemiske produkter.
Væskene som strømmer gjennom rørene, har ofte helt forskjellige egenskaper. Derfor kreves det forskjellige prinsipper for å måle dem.
Ett prinsipp er strømningsmåling basert på metoden for differensiell transittid ved hjelp av ultralyd.
Den grunnleggende fysikken bak dette prinsippet kan spores tilbake til den engelske fysikeren og nobelprisvinneren Lord Raleigh.
Hans bok «Theory of Sound» - utgitt i 1877 - beskriver utbredelsen av lydbølger i faste stoffer og gasser.

Slik fungerer denne målemetoden:
Inne i ultralydstrømningsmåleren er det montert sensorpar på tvers av hverandre i målerøret.
Hver enkelt sensor kan vekselvis sende og motta et ultralydsignal. Samtidig måles transittidene til disse signalene.
Ultralydsignalene genereres med piezoelektriske krystaller som tilføres en spenning. Omvendt skaper en piezoelektrisk krystall en spenning når et ultralydsignal treffer sensoren.
Ved å øke antallet sensorpar er det mulig å detektere nøyaktig og matematisk kompensere for forvrengninger i strømningsprofilen over hele rørtverrsnittet.

Når det ikke er noen strømning, er signalets transittid den samme - oppstrøms og nedstrøms.
Når væsken begynner å strømme i målerøret, akselereres ultralydsignalene i strømningsretningen og bremses opp mot strømningsretningen.
Resultatet er at ultralydsignalene nå har forskjellige transittider - mindre tid i strømningsretningen og mer tid mot strømningsretningen.
Derfor er den differensielle transittiden som måles av sensorene, direkte proporsjonal med strømningshastigheten i røret.
Sammen med det kjente rørtverrsnittet kan det faktiske strømningsvolumet beregnes.
Jo større strømningshastigheten er, desto større er den målte tidsforskjellen mellom de to ultralydsignalene.

For ultralydstrømningsmåling trenger ikke sensorene nødvendigvis å monteres i rørveggen.
Med for eksempel en clamp-on-design festes sensorene direkte på utsiden av røret. Dette betyr at de kan ettermonteres når som helst uten å avbryte prosessen.
Med clamp-on-sensorer sendes ultralydsignalet direkte gjennom rørveggen og inn i væsken. Signalet fortsetter gjennom væsken, reflekteres på den motsatte rørveggen og måles deretter av den andre sensoren - i dette eksempelet med en to-travers-installasjon.
Clamp-on-designet er unikt fordi strømningshastigheter kan måles i svært store rør med en diameter på opptil 4 meter. Dette øker de mulige bruksområdene, for eksempel innen vann- og vannkraftindustrien.

Fleksibel montering, prosessikkerhet og kostnadseffektivitet er de særegne fordelene med ultralydbasert strømningsmåling.
Vi har den rette løsningen for alle bruksområder.
Endress+Hauser - din totalleverandør av måleteknologi!