Máy đo lưu lượng khí siêu âm -máy đo lưu lượng siêu âm là gìthiết bị được sử dụng phổ biến nhất trong đường ống dẫn khí - là đồng hồ đo lưu lượng được lắp đặt trên đường ống dẫn khí đang chảy và đo lưu lượng khí bằng nguyên lý siêu âm. Máy đo lưu lượng khí siêu âm một kênh- là thiết bị chỉ được trang bị một kênh; máy đo lưu lượng khí siêu âm đa kênh có hai kênh trở lên. Nguyên lý cơ bản của máy đo lưu lượng khí siêu âm để đo tốc độ dòng chảy là tính toán các thông số cốt lõi của chất lỏng khí, chẳng hạn như vận tốc, tốc độ dòng chảy và mật độ, bằng cách đo thời gian lan truyền của sóng siêu âm trong môi trường khí.
Phân tích nguyên lý hoạt động của phép đo lưu lượng khí siêu âm-chênh lệch thời gian
Phương pháp-sai lệch thời gian để đo lưu lượng khí siêu âm - một nguyên tắc thường được tham chiếu trongĐịnh nghĩa máy đo lưu lượng siêu âm- xác định vận tốc khí trung bình dọc theo kênh âm thanh bằng cách sử dụng chênh lệch thời gian truyền giữa hai tín hiệu siêu âm truyền cùng hướng và ngược chiều nhau. Khi siêu âm lan truyền trong môi trường khí đang chảy, tốc độ của nó thay đổi theo vận tốc của khí. Cụ thể, tốc độ lan truyền của siêu âm thay đổi cùng chiều với vận tốc khí: khi vận tốc khí tăng thì tốc độ lan truyền siêu âm cùng chiều cũng tăng; ngược lại, nếu vận tốc khí tăng ngược chiều với hướng truyền sóng siêu âm thì tốc độ truyền sóng siêu âm cũng giảm theo.
Cấu trúc cơ bản của cảm biến lưu lượng ống siêu âm
Như được hiển thị trong Hình 2.1 - một điển hìnhSơ đồ của máy đo lưu lượng siêu âm- hai bộ chuyển đổi siêu âm (gọi tắt là đầu dò hoặc bộ chuyển đổi) có khả năng truyền và nhận xung siêu âm được gắn vào một hoặc cả hai bên của ống. Đường dẫn thực tế của tín hiệu siêu âm giữa hai bộ chuyển đổi được gọi là kênh âm thanh, do đó một cặp bộ chuyển đổi tạo thành một kênh âm thanh. Bộ chuyển đổi được tách biệt khỏi môi trường chất lỏng bằng một màng-trong suốt âm thanh hoặc một phần của thành ống dẫn âm. Trong một-kênh duy nhấtmáy đo lưu lượng siêu âm, ống dẫn sóng giữa hai đầu dò siêu âm cắt trục của thiết bị.
Như minh họa trong Hình 2.1, đường kính ống là D và chiều dài đường thẳng-giữa hai mặt đầu của hai bộ chuyển đổi A và B được gắn trên cả hai mặt của ống là chiều dài kênh L (còn gọi là đường dẫn âm thanh L). Mối quan hệ của nó với đường kính D như sau:
Trong công thức: Φ là góc nghiêng của kênh âm, là góc giữa kênh âm và trục của ống. Góc nghiêng của kênh âm cũng chính là góc tới của sóng siêu âm.
Góc tới - thường được thảo luận trong phầnCấu trúc của máy đo lưu lượng siêu âmcũng như trongSơ đồ khối của máy đo lưu lượng siêu âm- bị ảnh hưởng bởi cả tốc độ âm thanh trong chất lỏng và tốc độ âm thanh trong vật liệu thành ống và nêm tiêu âm. Tuy nhiên, sự thay đổi vận tốc âm thanh theo nhiệt độ thường nhỏ hơn đối với vật liệu rắn so với vật liệu khí. Khi nhiệt độ thay đổi nhỏ, có thể bỏ qua ảnh hưởng của vật liệu nêm cách âm và thành ống đến độ chính xác của phép đo; tuy nhiên, khi phạm vi thay đổi nhiệt độ lớn, phải thực hiện hiệu chỉnh đối với những thay đổi đáng kể về tốc độ âm thanh trong vật liệu thành ống và nêm tiêu âm.
Đầu dò có góc tới 30 độ có độ truyền qua cao, tổn thất năng lượng thấp và điện áp kích thích thấp, khiến nó phù hợp với các máy đo lưu lượng siêu âm cầm tay nơi nguồn điện xoay chiều không thuận tiện. Đầu dò có góc tới 45 độ có độ truyền qua thấp hơn, nhưng kích thước tinh thể đầu dò có thể tăng lên để tăng điện áp kích thích, làm cho nó phù hợp với các máy đo lưu lượng siêu âm cố định hoặc những thiết bị có thể sử dụng nguồn điện xoay chiều.
