Um medidor de vazão de gás ultrassônico -o que é medidor de vazão ultrassônicodispositivos mais comumente usados em gasodutos - é um medidor de vazão instalado em uma tubulação que transporta gás fluindo e mede o fluxo de gás usando o princípio do ultrassom. Um medidor de vazão de gás ultrassônico-de canal único é um dispositivo equipado com apenas um canal; um medidor de vazão de gás ultrassônico multi-canal tem dois ou mais canais. O princípio básico do medidor de vazão de gás ultrassônico para medir a velocidade do fluxo é calcular os parâmetros principais do fluido gasoso, como velocidade, vazão e densidade, medindo o tempo de propagação das ondas ultrassônicas no meio gasoso.
Análise do princípio de funcionamento da medição ultrassônica de fluxo de gás-com diferença de tempo
O método-de diferença de tempo para medição ultrassônica de fluxo de gás - um princípio frequentemente referenciado noDefinição de medidor de vazão ultrassônico- determina a velocidade média do gás ao longo do canal de som usando a diferença de tempo de propagação entre dois sinais ultrassônicos que se propagam na mesma direção e na direção oposta. Quando o ultrassom se propaga em um meio gasoso fluindo, sua velocidade muda com a velocidade do gás. Especificamente, a velocidade de propagação do ultrassom muda na mesma direção que a velocidade do gás: quando a velocidade do gás aumenta, a velocidade de propagação do ultrassom na mesma direção também aumenta; inversamente, se a velocidade do gás aumentar na direção oposta à propagação do ultrassom, a velocidade do ultrassom diminuirá proporcionalmente.
Estrutura básica do sensor de fluxo ultrassônico de tubo
Conforme mostrado na Figura 2.1 - um típicoDiagrama esquemático do medidor de vazão ultrassônico- dois transdutores ultrassônicos (chamados de sondas ou transdutores) capazes de transmitir e receber pulsos ultrassônicos são incorporados em um ou ambos os lados do tubo. O caminho real do sinal ultrassônico entre os dois transdutores é chamado de canal de som, portanto, um par de transdutores constitui um canal de som. Os transdutores são separados do meio fluido por uma membrana-transparente ao som ou por uma seção da parede do duto acústico. Em um único-canalmedidor de fluxo ultrassônico, o guia de ondas entre os dois transdutores ultrassônicos cruza o eixo do equipamento.
Conforme mostrado na Figura 2.1, o diâmetro do tubo é D, e o comprimento-da linha reta entre as faces finais dos dois transdutores A e B incorporados em ambos os lados do tubo é o comprimento do canal L (também chamado de caminho sonoro L). Sua relação com o diâmetro D é a seguinte:
Na fórmula: Φé o ângulo de inclinação do canal de som, que é o ângulo entre o canal de som e o eixo do tubo. O ângulo de inclinação do canal de som também é o ângulo de incidência da onda ultrassônica.
O ângulo de incidência - frequentemente discutido noEstrutura do medidor de vazão ultrassônicobem como noDiagrama de blocos do medidor de vazão ultrassônico- é afetado pela velocidade do som no fluido e pela velocidade do som na cunha acústica e no material da parede do tubo. No entanto, a mudança na velocidade do som com a temperatura é geralmente menor para materiais sólidos do que para materiais gasosos. Quando a mudança de temperatura é pequena, a influência da cunha acústica e do material da parede do tubo na precisão da medição pode ser ignorada; entretanto, quando a faixa de mudança de temperatura é grande, devem ser feitas correções para as mudanças significativas na velocidade do som na cunha acústica e no material da parede do tubo.
Um transdutor com um ângulo de incidência de 30 graus tem alta transmitância, baixa perda de energia e baixa tensão de excitação, tornando-o adequado para medidores de vazão ultrassônicos portáteis onde a alimentação CA é inconveniente. Um transdutor com um ângulo de incidência de 45 graus tem uma transmitância menor, mas o tamanho do cristal do transdutor pode ser aumentado para aumentar a tensão de excitação, tornando-o adequado para medidores de vazão ultrassônicos estacionários ou aqueles que podem usar energia CA.
