Além do erro de medição do tempo causado pela qualidade do sinal de eco ultrassônico, o método de medição do tempo também é um fator significativo que afeta a precisão. Os principais métodos de medição de tempo incluem contagem de pulsos e correlação-cruzada. Na contagem de pulsos, a resolução do tempo de medição é um fator direto que leva amediçãoerro. Como o pulso de temporização sempre tem uma largura, o erro de medição ocorrerá dentro de um período de pulso.
O método de-correlação cruzada calcula a correlação-cruzada entre os sinais que se propagam entre dois pontos para obter o atraso de tempo entre os dois sinais. Supondo que o sinal ultrassônico detectado em um ponto seja z(t) e o sinal que se propaga para outro ponto após o tempo de atraso seja y(t), o atraso de tempo entre os dois sinais pode ser calculado por correlação-cruzada.
A fórmula de cálculo de{0}correlação cruzada é a seguinte:
Além disso, os medidores de vazão ultrassônicos também sofrem atrasos causados por cabos, transdutores, slots de montagem e componentes eletrônicos. Esses atrasos introduzem erros sistemáticos. Esses erros podem ser superados por meio de testes de atraso, correção de calibração de-fluxo zero e compensação de temperatura e pressão.
A trajetória de propagação dos sinais ultrassônicos dentro de um tubo muda com a velocidade do fluxo, levando a imprecisões nas medições de tempo. A trajetória de propagação da onda ultrassônica dentro do fluido não é linear e as trajetórias diferem dependendo se o fluxo está a montante ou a jusante. Esta trajetória de propagação pode ser descrita usando o método de rastreamento de curva de canal em acústica geométrica. Com base na derivação de Boone e Vermaas, assumindo que a velocidade do som C é constante, a equação de traçado da curva do canal é:
Na fórmula: p(r) é o ângulo entre o canal de som a uma distância r da linha central e a direção do eixo no tubo; V é a velocidade superficial média do canal de som a uma distância r da linha central e da seção do eixo no tubo.
Uma vez determinada a localização do sensor, a curva do canal pode ser estabelecida. Como V não é constante, o canal exibe uma forma curva e o ângulo do canal não é-constante. O número de Reynolds Re e o número de Mach Ma determinam a curvatura do canal, que muda com a distribuição da velocidade e aumenta em Ma.
O número Mach no tubo é definido como:
Mãe=V/C
Na fórmula: C é a velocidade do som; V é a velocidade volumétrica média do fluido no tubo. Quando Ma <0,1, a trajetória de propagação da onda ultrassônica é aproximadamente uma linha reta; quanto maior for Ma, maior será a curvatura da trajetória de propagação.
Conforme mostrado na figura, quando as ondas ultrassônicas se propagam no fluido dentro do tubo, seus caminhos de propagação diferem dependendo se elas viajam com ou contra o fluxo, resultando em diferentes distâncias percorridas e, portanto, em tempos de medição imprecisos.
Do ponto de vista do sinal, a perda de energia ocorre tanto nos transdutores de transmissão quanto de recepção, e também durante a propagação em ambas as direções. Quanto maior a curvatura da trajetória de propagação, mais fraco será o sinal de eco recebido. Se o ângulo de emissão do transdutor ultrassônico for impreciso, o sinal de eco poderá nem mesmo ser detectado no transdutor receptor.
A detecção-de cruzamento zero detecta o ponto-de cruzamento zero definindo uma tensão limite. Contudo, na prática, a detecção só começa após um atraso após a chegada do sinal, e este atraso introduz um erro sistemático. Além disso, quando a amplitude do sinal flutua, o tempo de início obtido da detecção de cruzamento de zero-com um valor fixo mudará. O sinal ultrassônico que se propaga no gás dentro de um tubo é mostrado na figura. Quando a velocidade do fluido aumenta, a amplitude do sinal recebido diminui, o que pode fazer com que o instrumento secundário detecte diferentes tempos de propagação.
