Werkbeginsel en kalibrasie van ultrasoniese stroommeter

'n Ultraklankvloeimeter is 'n snelheid-tipe vloeimeter wat ultraklankpulssignale gebruik om vloeistofvloei te meet. Dit het 'n nie-kontak werking, 'n wye meetreeks, is maklik om te dra en installeer, het 'n sterk aanpasbaarheid aan pypdeursnee, is gebruiksvriendelik en maklik om te digitaliseer. Dit word wyd gebruik vir veldmeting van gas- en vloeistofsnelheid en vloei. Hierdie artikel bespreek die ontwerpbeginsels van die mees algemeen gebruikte ultraklankvloeimeters, ontleed en evalueer die meetonsekerheid van hul meetfoute, en bespreek metodes om die akkuraatheid van veldmetings te verbeter.

I. Meetbeginsel van Ultraklankvloeimeters

Die werkingsbeginsel van 'n ultraklankvloeimeter word in Figuur 1 getoon. Twee ultraklanksondes word geïnstalleer: die ondersonde A stuur ultraklankpulssignale uit, en die bosesonde B ontvang dit. Die transdusors word met behulp van die eksterne klem Z-metode gemonteer, een aan elke kant van 'n vloeistofpyplyn op 'n gespesifiseerde afstand. Die pyp se binne-deursnee is d, die ondersoniese snelheid is V, en die hoek θ tussen die ultraklankverspreidingsrigting en die vloeistofvloedrigting is θ.

2. Metingsonsekerheidsanalise

Die vloeisnelheid van die vloeistof volgens formule (3) bestaan uit vier dele: die pyp se binne-deursnee d, die teoretiese klanksnelheid C in die gemeet vloeistof, die raaklyn van die klankgolfbrekingshoek tanθ, en die tydverskil Δt tussen die vorentoe en terugvloei van die vloeistof wat deur die transduser AB beweeg. Die analise van die metingsonsekerheid is soos volg.

1. Evaluering van die onsekerheid wat geïntroduseer word deur die herhaalbaarheid van die meting van die binne-diameter van die pyp d

Volgens die **-standaard is die nominale deursnee van die pyp D en die dikte van die pyp s slegs benaderde nominale dimensies. Die buite-diameter van die pyp D en die dikte van die pyp s moet elke keer gemeet word. Daarom het hierdie onsekerheid twee komponente, naamlik die meetherhaalbaarheid van die meetvoorwerp en die meetonsekerheid van die meetinstrument wat op die terrein gebruik word. Volgens ons werklike ondervinding van terreinmetings, is die meetonsekerheid van die binne-diameter van die pyp d gewoonlik Urel (d) = 0,5% (k = 2); dus is die standaardonsekerheid wat deur die meting van die pyp se binne-diameter d geïntroduseer word:

urel(d) = urel(d) / k = 0,5% / 2 = 0,25%

2. Evaluering van die onsekerheid wat geïntroduseer word deur die meting van die vloeistofklankspoed C, urel(C)

Volgens die tegniese data word hierdie onsekerheid as Klas B geëvalueer. Die onsekerheid van die klankspoedmeting in die gemeet vloeistof is:

Urel(C) = 0,6% (k = 2). Dit kan direk aangehaal word:

urel (C) = Urel (C) / k = 0,6% / 2 = 0,3%

3. Onsekerheid wat deur die meetherhaalbaarheid van die afstand l tussen die omskakelaars A en B ingevoer word

Evaluering van die onsekerheid van urel (l) Die meetonsekerheid van die afstand l tussen die afstroomomskakelaar A en die opstroomomskakelaar B het twee komponente: die meetherhaalbaarheid van die gemeet voorwerp en die meetonsekerheid van die meetinstrument wat op die terrein gebruik word. Op grond van ons werklike veldmeting-ervaring, is die standaardonsekerheid wat deur die meetherhaalbaarheid van die afstand l tussen omskakelaars A en B ingevoer word, is die onsekerheid oor die algemeen

Urel(l) = 0,6% (k = 2):

Urel(l) = s/k = 0,5%/2 = 0,25%

4. Inleiding tot die Tydverskil Δt Tussen Voorwaartse en Teenoorgestelde Stroom deur Omskakelaars AB

Evaluering van die Onsekerheid u(Δt) Die tydsverskil Δt tussen voorwaartse en teenstroming deur transducers AB in 'n ultrasone vloeimeter word gemeet deur die tyd t1 af te trek van die puls wat deur transducer A na B in die voorwaartse vloedrigting gestuur word, en t2 van die puls wat van B na A in die teenstromingsrigting gestuur word (sien Figuur 1). Volgens formule (1) word die onsekerheidskomponente hoofsaaklik bepaal deur die afstand l tussen die afstroomtransducer A en die opstroomtransducer B, die buis se binne-deursnee d, en die klanksnelheid C in die gemeet vloeistof. Die meetakkuraatheid van tyd en frekwensie is die hoogste onder alle meetdissiplines. Die fout wat veroorsaak word deur die ultrasone vloeimeter se puls-timing meting kan geïgnoreer word. Die afstand l, die buis se binne-deursnee d, en die klanksnelheid C in die gemeet vloeistof is ingesluit in ander onsekerheidskomponente. Daarom kan die onsekerheid u(Δt) wat deur die tydsverskil Δt tussen die opstroom- en afstroomvloeistowwe wat deur transducers AB beweeg, geïgnoreer word.

III. Metodes om die Akkuraatheid van Veldmetings van Ultrageluidvloeimeter te Verbeter

By veldmetings is die eerste stap om 'n volledige analise van verskeie faktore te doen. Hierdie faktore het almal 'n sekere invloed op die finale meetresultate, soos hieronder getoon.

1. Die Invloed van Onsekerheid in Klankspoed C en Empiriese Metodes om die Akkuraatheid van Veldmetings te Verbeter

Voordat veldmetings begin, moet die medium wat gemeet moet word, verskaf word. Indien die medium 'n gas is, moet die spesifieke gasamestelling, bedryfstemperatuur en bedryfsdruk verskaf word. Die ultraklankklanksnelheid kan verkry word deur die toepaslike standaarde te raadpleeg met behulp van die bogenoemde inligting. Die invloed van die klanksnelheid C van die werkmedium op die ultraklankvloeimeter sal minder invloed op die meetresultate hê. Indien die medium 'n vloeistof is, moet die spesifieke vloeistofnaam, bedryfsdruk, bedryfstemperatuur, bedryfsdruk en die teenwoordigheid van slypsels in die vloeistof verskaf word. Die klanksnelheidinstelling moet temperatuur-effekte in ag neem. Die klanksnelheid van waterige oplossings is groter as die van water, en vir die meeste vloeistowwe geld dat hoe hoër die temperatuur, hoe vinniger die klanksnelheid. Wanneer daar baie deeltjies in die vloeistof is (maar binne die meetbereik), is daar twee benaderings: 1. Gelykmatig verspreide deeltjies. In hierdie geval is die sein relatief stabiel, wat dit moeilik maak om deur meting op te spoor. Die medium wat gemeet word, moet die oorsaak en tipe deeltjies verskaf. Sodra die tipe deeltjies bekend is, kan die klanksnelheid van die vloeistof geskik aangepas word, en kan die seinkwaliteit vergelyk word om meer akkurate meetresultate te verkry. ② In die geval van ongelyke deeltjies sal die seinintensiteit aansienlik wissel. In hierdie geval is die beste benadering om oor 'n lang tydperk te meet en die lesings op verskeie punte met goeie seinkwaliteit te gemiddelde.

2. Afstand l tussen transducers A en B en pypbinnendiameter d

Die impak van meetherhaalbaarheid en metodes om die akkuraatheid van tuismetings te verbeter: Wanneer die meetpyplyn gekies word, moet 'n reguit, stabiele gedeelte van die werkmedium gekies word, weg van die pompstasieklep. Indien die medium in die pyp lyn vloeistof is, moet 'n pypgedeelte ook gekies word wat nie maklik sedimentasie onderaan of lugophoping boontoe veroorsaak nie. Meet aanvanklik met die sensor wat vertikaal geïnstalleer is, dan horisontaal. Indien die verskil tussen die twee metings binne die maksimum toelaatbare fout van die ultrasoon vloeimeter val, en ander parameters onveranderd bly, gaan voort met die volgende meting na verdere parametersinstellings. Indien die verskil tussen die twee metings egter die toelaatbare fout van die ultrasone vloeimeter oorskry, moet die pyplyn weer gekies word (indien die verskil tussen die twee metings groter is as die toelaatbare fout van die ultrasone vloeimeter, dui dit aan dat die pypgedeelte nie volledig gevul is met die werkmedium nie).

Wanneer u die volgende meting se gedetailleerde parameters instel, is die hoof faktore wat die meetakkuraatheid beïnvloed die afstand l tussen transducers A en B en die pyp se binne-deursnee d. Afstand l word gewoonlik gemeet met 'n staalhefboom of skuiersuur gebaseer op die afstand l. Vir die meting van die pyp se binne-deursnee d, kan 'n skuiersuur direk gebruik word wanneer die pyp se buite-deursnee klein is. Vir groter pype is dit die beste om 'n presisie staalhefboom te gebruik om die omtrek te meet en dan die deursnee te bereken. Wanneer pype gemeet word wat ernstige interne afsettings en besoedeling het, kan die pypwand-parameter s verhoog word en die wandklankspoed kan verlaag word. Wanneer pype gemeet word met ernstige interne korrosie, kan die pypwand-parameter s verlaag word, maar bly die wandklankspoed onveranderd.

Gebaseer op die beginsel van oorgangstyd ultraklankvloeimeter, analiseer en evalueer hierdie artikel die meetonsekerheid van ultraklankvloeimeterfoute. Gebaseer op ons instituut se jare lange ervaring in veldtoetsing van ultraklankvloeimeters, stel ons verskeie sleutelpunte voor en verduidelik dit om die veldmeetakkuraatheid van ultraklankvloeimeters te verbeter.