আল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারের কাজ নীতি এবং ক্যালিব্রেশন

অলট্রাসোনিক ফ্লোমিটার হল এক ধরনের ভেলসিটি ফ্লোমিটার যা তরলের প্রবাহ পরিমাপ করতে অলট্রাসোনিক পালস ব্যবহার করে। এটি নন-কনট্যাক্ট অপারেশন, পরিমাপের পরিসর বিস্তৃত, সহজ পোর্টেবিলিটি এবং ইনস্টলেশন, পাইপের ব্যাসের প্রতি শক্তিশালী অনুকূলনযোগ্যতা, ব্যবহারে সহজ এবং ডিজিটাইজেশনের সুবিধা প্রদান করে। এটি গ্যাস এবং তরলের ভেলসিটি এবং ফ্লো পরিমাপের জন্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই নিবন্ধটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত অলট্রাসোনিক ফ্লোমিটারগুলির ডিজাইনের নীতিগুলি পেশ করে, এদের পরিমাপের ত্রুটিগুলির অনিশ্চয়তা বিশ্লেষণ এবং মূল্যায়ন করে এবং ক্ষেত্রে পরিমাপের নির্ভুলতা উন্নতির পদ্ধতিগুলি আলোচনা করে।

I. অলট্রাসোনিক ফ্লোমিটারের পরিমাপের নীতি

অতিশব্দীয় ফ্লোমিটারের কাজের নীতিটি চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। দুটি অতিশব্দীয় প্রোব ইনস্টল করা হয়েছে: ডাউনস্ট্রিম ট্রান্সডিউসার A অতিশব্দীয় পালস সংকেতগুলি প্রেরণ করে, এবং আপস্ট্রিম ট্রান্সডিউসার B সেগুলি গ্রহণ করে। এক্সটার্নাল ক্ল্যাম্প Z পদ্ধতি ব্যবহার করে ট্রান্সডিউসারগুলি মাউন্ট করা হয়, নির্দিষ্ট দূরত্বে তরল পাইপলাইনের প্রতিটি পাশে একটি করে। পাইপলাইনের অন্তর্বাহ ব্যাস d, ডাউনস্ট্রিম অতিশব্দীয় বেগ V, এবং অতিশব্দীয় সঞ্চার দিক এবং তরল প্রবাহের দিকের মধ্যে θ কোণ।

2. পরিমাপের অনিশ্চয়তা বিশ্লেষণ

সূত্র (3) অনুসারে তরল প্রবাহের হার চারটি অংশ নিয়ে গঠিত: পাইপের অন্তর্বাহ ব্যাস d, পরিমাপ করা তরলে তত্ত্বীয় শব্দ বেগ C, শব্দ তরঙ্গ প্রতিসরণ কোণের স্পর্শজ্যা tanθ, এবং ট্রান্সডিউসার AB দিয়ে প্রবাহিত তরলের অগ্রমুখী এবং পশ্চাৎমুখী প্রবাহের সময় পার্থক্য Δt। এর পরিমাপের অনিশ্চয়তা বিশ্লেষণ নিম্নরূপ।

1. পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস d পরিমাপের পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা দ্বারা সৃত অনিশ্চিততার মূল্যায়ন

** মান অনুযায়ী, পাইপের নমিনাল ব্যাস D এবং পাইপের পুরুত্ব s শুধুমাত্র আনুমানিক নমিনাল মাত্রা। পাইপের বহির্ব্যাস D এবং পাইপের পুরুত্ব s প্রতিবার পরিমাপ করতে হবে। তাই, এই অনিশ্চিততার দুটি উপাদান রয়েছে, যথা পরিমাপ করা বস্তুর পরিমাপ পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা এবং স্থানীয়ভাবে ব্যবহৃত পরিমাপক যন্ত্রের পরিমাপ অনিশ্চিততা। আমাদের প্রকৃত স্থানীয় পরিমাপের অভিজ্ঞতা অনুযায়ী, পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস d এর পরিমাপ অনিশ্চিততা সাধারণত Urel (d) = 0.5% (k = 2); সুতরাং, পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস d এর পরিমাপ দ্বারা প্রবর্তিত প্রমিত অনিশ্চিততা হল:

urel(d) = urel(d) / k = 0.5% / 2 = 0.25%

2. তরল শব্দ বেগ C, urel(C) পরিমাপ দ্বারা প্রবর্তিত অনিশ্চিততার মূল্যায়ন

প্রযুক্তিগত তথ্য অনুযায়ী, এই অনিশ্চয়তাটি ক্লাস বি হিসাবে মূল্যায়ন করা হয়। পরিমাপ করা তরলে শব্দের বেগ পরিমাপের অনিশ্চয়তা হল:

Urel(C) = 0.6% (k = 2)। এটি সরাসরি উদ্ধৃত করা যেতে পারে:

urel (C) = Urel (C) / k = 0.6% / 2 = 0.3%

3. ট্রান্সডিউসার A এবং B-এর মধ্যে দূরত্ব l পুনরাবৃত্তি পরিমাপের মাধ্যমে প্রবর্তিত অনিশ্চয়তা

Urel (l) এর অনিশ্চয়তা মূল্যায়ন। ডাউনস্ট্রিম ট্রান্সডিউসার A এবং আপস্ট্রিম ট্রান্সডিউসার B-এর মধ্যে দূরত্ব l-এর পরিমাপ অনিশ্চয়তার দুটি উপাদান রয়েছে: পরিমাপ করা বস্তুর পরিমাপ পুনরাবৃত্তি এবং ক্ষেত্রে ব্যবহৃত পরিমাপক যন্ত্রের পরিমাপ অনিশ্চয়তা। আমাদের প্রকৃত ক্ষেত্র পরিমাপ অভিজ্ঞতা ভিত্তিক, ট্রান্সডিউসার A এবং B-এর মধ্যে দূরত্ব l-এর পুনরাবৃত্তি পরিমাপের মাধ্যমে প্রবর্তিত প্রমিত অনিশ্চয়তা হল সাধারণত

Urel(l) = 0.6% (k = 2):

Urel(l) = s/k = 0.5%/2 = 0.25%

4. ফরোয়ার্ড এবং কাউন্টারকারেন্ট ফ্লো ট্রান্সডিউসার AB এর মাধ্যমে সময় পার্থক্য Δt এর পরিচিতি

অনিশ্চয়তা u(Δt) এর মূল্যায়ন। একটি অতিশব্দীয় প্রবাহমিটারে AB সংক্রমকগুলির মধ্যে সম্মুখ এবং পশ্চাদমুখী প্রবাহের মধ্যে সময়ের পার্থক্য Δt সম্মুখ প্রবাহের দিকে A থেকে B ট্রান্সডিউসারে প্রেরিত পালসের সময় t1 এবং পশ্চাদমুখী দিকে B থেকে A ট্রান্সডিউসারে প্রেরিত পালসের সময় t2 বিয়োগ করে পরিমাপ করা হয় (চিত্র 1 দেখুন)। সূত্র (1) অনুযায়ী, এর অনিশ্চয়তা উপাদানগুলি মূলত নিম্নগামী ট্রান্সডিউসার A এবং উর্ধ্বগামী ট্রান্সডিউসার B-এর মধ্যে দূরত্ব l, পাইপের অন্তর্বর্তী ব্যাস d এবং পরিমিত তরলে শব্দের বেগ C দ্বারা নির্ধারিত হয়। সময় এবং কম্পাঙ্কের পরিমাপের যথার্থতা সমস্ত পরিমাপের শাখাগুলির মধ্যে সবচেয়ে বেশি। অতিশব্দীয় প্রবাহমিটার পালস টাইমিং পরিমাপের কারণে ত্রুটি উপেক্ষা করা যেতে পারে। দূরত্ব l, পাইপের অন্তর্বর্তী ব্যাস d এবং পরিমিত তরলে শব্দের বেগ C অন্যান্য অনিশ্চয়তা উপাদানগুলিতে অন্তর্ভুক্ত থাকে। সুতরাং, ট্রান্সডিউসার AB এর মধ্যে দিয়ে প্রবাহিত উর্ধ্বগামী এবং নিম্নগামী তরলের সময়ের পার্থক্য Δt দ্বারা প্রবর্তিত অনিশ্চয়তা u (Δt) উপেক্ষা করা যেতে পারে।

III. আল্ট্রাসনিক ফ্লোমিটারের ফিল্ড পরিমাপের নির্ভুলতা উন্নতির পদ্ধতি

ক্ষেত্র পরিমাপের সময় প্রথম পদক্ষেপ হল বিভিন্ন কারকগুলির একটি ব্যাপক বিশ্লেষণ করা। এই সমস্ত কারকের চূড়ান্ত পরিমাপের ফলাফলের উপর নিশ্চিত প্রভাব রয়েছে, নিচে দেখানো হয়েছে।

1. শব্দ বেগ C-তে অনিশ্চয়তার প্রভাব এবং ক্ষেত্র পরিমাপের নির্ভুলতা উন্নতির জন্য আনুমানিক পদ্ধতি

ক্ষেত্র পরিমাপ শুরু করার আগে পরিমাপ্য মাধ্যম সরবরাহ করা উচিত। যদি মাধ্যমটি গ্যাস হয়, তবে নির্দিষ্ট গ্যাসের সংযুতি, পরিচালন তাপমাত্রা এবং পরিচালন চাপ সরবরাহ করা উচিত। উপরোক্ত তথ্য ব্যবহার করে প্রাসঙ্গিক মান থেকে শব্দের বেগ নির্ণয় করা যায়। কার্যকরী মাধ্যমের শব্দ বেগ C এর ওপর অল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারের প্রভাব পরিমাপের ফলাফলের ওপর কম প্রভাব ফেলবে। যদি মাধ্যমটি তরল হয়, তবে নির্দিষ্ট তরলের নাম, পরিচালন চাপ, পরিচালন তাপমাত্রা, পরিচালন চাপ এবং তরলে নিলম্বিত কণা থাকার বিষয়টি সরবরাহ করা উচিত। শব্দ বেগের সেটিংয়ে তাপমাত্রার প্রভাব বিবেচনা করা উচিত। জলীয় দ্রবণে শব্দের বেগ জলের চেয়ে বেশি হয় এবং অধিকাংশ তরলের ক্ষেত্রেই তাপমাত্রা যত বাড়ে, শব্দের বেগ তত বাড়ে। যখন তরলে অনেকগুলি কণা থাকে (তবে পরিমাপের পরিসরের মধ্যে), তখন দুটি পদ্ধতি রয়েছে: 1. সমভাবে বিতরিত কণা। এই ক্ষেত্রে, সংকেতটি আপেক্ষিকভাবে স্থিতিশীল হয়, যার ফলে পরিমাপের মাধ্যমে সনাক্ত করা কঠিন হয়ে পড়ে। পরিমাপ্য মাধ্যমটি কণার কারণ এবং ধরন সরবরাহ করা উচিত। একবার কণার ধরন জানা গেলে, তরলের শব্দ বেগ উপযুক্তভাবে সামঞ্জস্য করা যায় এবং সংকেতের মান তুলনা করে আরও নির্ভুল পরিমাপের ফলাফল পাওয়া যায়। ② অসম কণা থাকার ক্ষেত্রে, সংকেতের তীব্রতা উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হবে। এই ক্ষেত্রে, সবচেয়ে ভালো পদ্ধতি হল দীর্ঘ সময় ধরে পরিমাপ করা এবং ভালো সংকেতের মান সহ কয়েকটি বিন্দুতে পঠনের গড় নেওয়া।

2. ট্রান্সডিউসার A এবং B এবং পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস d এর মধ্যে দূরত্ব l

পরিমাপের পুনরাবৃত্তি যোগ্যতা এবং সাইটে পরিমাপের নির্ভুলতা উন্নতির পদ্ধতির উপর প্রভাব: পরিমাপ পাইপলাইন নির্বাচন করার সময়, কাজের মাধ্যমের একটি সোজা, স্থিতিশীল বিভাগ নির্বাচন করুন, পাম্প স্টেশন ভালভ থেকে দূরে থাকুন। যদি পাইপলাইনের মাধ্যমটি তরল হয়, তাহলে নীচে অধঃক্ষেপণ এবং উপরে বায়ু সঞ্চয় হওয়ার সম্ভাবনা কম এমন পাইপ বিভাগটি নির্বাচন করুন। প্রাথমিকভাবে ভার্টিক্যালভাবে ইনস্টল করা প্রোব দিয়ে পরিমাপ করুন, তারপর অনুভূমিকভাবে। যদি দুটি পরিমাপের মধ্যে পার্থক্য অল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারের সর্বোচ্চ অনুমোদিত ত্রুটির মধ্যে থাকে, অন্যান্য প্যারামিটারগুলি অপরিবর্তিত রেখে পরবর্তী পরিমাপে যান অতিরিক্ত প্যারামিটার সেটিংস করার পর। অন্যথায়, পাইপলাইনটি পুনরায় নির্বাচন করুন (যদি দুটি পরিমাপের মধ্যে পার্থক্য অল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারের অনুমোদিত ত্রুটি অতিক্রম করে, এটি নির্দেশ করে যে পাইপ বিভাগটি কাজের মাধ্যমে পূর্ণ নয়)।

পরবর্তী পরিমাপের জন্য বিস্তারিত পরামিতি নির্ধারণের সময় পরিমাপের নির্ভুলতাকে প্রভাবিত করে এমন প্রধান ফ্যাক্টরগুলি হল ট্রান্সডুসার A এবং B-এর মধ্যে দূরত্ব l এবং পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস d। দূরত্ব l সাধারণত স্টিলের রুলার বা ভার্নিয়ার ক্যালিপার ব্যবহার করে দূরত্ব l পরিমাপ করা হয়। পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস d পরিমাপের জন্য যদি পাইপের বহিঃব্যাস ছোট হয় তবে সরাসরি ভার্নিয়ার ক্যালিপার ব্যবহার করা যেতে পারে। বৃহত্তর পাইপের ক্ষেত্রে পরিধি পরিমাপ করার জন্য একটি সঠিক স্টিলের রুলার ব্যবহার করা এবং তারপরে ব্যাস গণনা করা ভাল। যে পাইপের অভ্যন্তরে গুরুতর পরিমাণে দূষণ এবং দূষণজনিত অবস্থা থাকে, সেই পাইপের প্রাচীর পরামিতি s বাড়ানো যেতে পারে এবং প্রাচীরের শব্দ বেগ কমানো যেতে পারে। যে পাইপের অভ্যন্তরে গুরুতর পরিমাণে ক্ষয় হয়েছে সেই পাইপের প্রাচীর পরামিতি s কমানো যেতে পারে, কিন্তু প্রাচীরের শব্দ বেগ অপরিবর্তিত থাকে।

ট্রানজিট-টাইম আল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারের নীতির উপর ভিত্তি করে, এই প্রবন্ধটি আল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটার ত্রুটির পরিমাপের অনিশ্চয়তা বিশ্লেষণ ও মূল্যায়ন করে। আমাদের প্রতিষ্ঠানের আল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারগুলির ক্ষেত্র পরীক্ষার বছরের অভিজ্ঞতার উপর ভিত্তি করে, আমরা আল্ট্রাসোনিক ফ্লোমিটারগুলির ক্ষেত্র পরিমাপের সঠিকতা উন্নতির জন্য কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় প্রস্তাব করি এবং ব্যাখ্যা করি।