Não reciprocidade aparente do transdutor em um medidor de fluxo ultrassônico

Um medidor de vazão ultrassônico de tempo de trânsito estima a velocidade do fluxo transmitindo pulsos acústicos para cima e para baixo, em relação à direção do fluxo. A partir do momento do vôo dos pulsos, a direção do fluxo, sua velocidade e a velocidade do som no fluido podem ser estimadas [1]. A Fig. 1 mostra uma seção transversal desse medidor. Quando o fluido não está se movendo, os tempos de vôo para cima e para baixo devem ser os mesmos. Caso contrário, o medidor o detecta como um fluxo falso. O cânhamo [2] mostra que esse erro desaparece ao aplicar o teorema da reciprocidade. Willatzen [3] publicou recentemente um tutorial sobre modelagem de transdutores com uma teoria geral e aplicações em sistemas recíprocos de ultrassom. Ele também conta com o fato de que o transmissor e o receptor são idênticos para que o sistema seja recíproco. Para citar literalmente Pierce [4], reciprocidade refere-se à situação para a qual uma magnitude associada a um '' efeito '' em um ponto permanece inalterada quando a localização de '' causa '' e '' ponto de observação '' é trocada. O trabalho atual mostra que a reciprocidade se mantém quando os dois transdutores são idênticos. Além disso, mostra que existem algumas violações de medição com pequenas variações dos transdutores. Essas variações são devidas ao processo de fabricação dos transdutores. Na próxima seção, apresentamos a ferramenta de simulação usada para avaliar pequenas alterações de propriedades ou dimensões em cada uma das camadas de um dos dois transdutores, bem como sua fiação.