Ultrasonik oqim o'lchash vositasining ishlashi va kalibrlash prinsipi

Ultratovushli oqim o'lchagich - bu suyuqlik oqimini o'lchash uchun ultratovushli impulslardan foydalanuvchi tezlik turidagi oqim o'lchagichdir. U noyob ishlash, keng o'lchash diapazoni, portativlik va o'rnatish qulayligi, quvur diametrlariga moslashuvchanligi, foydalanish qulayligi hamda raqamlashtirish imkoniyatiga ega. U gaz va suyuqliklarning tezligi va oqimini o'lchash uchun keng qo'llaniladi. Ushbu maqola ultratovushli oqim o'lchagichlarning eng keng tarqalgan tuzilish printsipini tavsiflaydi, ularning o'lchash xatosi noaniqlik darajasini tahlil qiladi va o'lchash aniqlik darajasini oshirish usullarini muhokama qiladi.

I. Ultratovushli oqim o'lchagichlarning o'lchash printsipi

Ultratovush oqim o'lchagichining ishlash printsipi 1-rasmda ko'rsatilgan. Ikki ultratovushli datchik o'rnatilgan: pastga qarab ketuvchi A datchik ultratovushli impulslarni uzatadi, tepaga qarab ketuvchi B datchik esa ularni qabul qiladi. Datchiklar tashqi maxsus usulda, suyuqlik quvurining har bir tomonida belgilangan masofada o'rnatiladi. Quvur ichki diametri d ga teng, pastga qarab ketuvchi ultratovush tezligi V ga teng, ultratovush tarqalish yo'nalishi bilan suyuqlik oqimi yo'nalishi orasidagi burchak θ ga teng.

2. O'lchash aniqliksizligi tahlili

Formula (3) bo'yicha hisoblangan suyuqlik oqim tezligi to'rt qismdan tashkil topgan: quvur ichki diametri d, o'lchanayotgan suyuqlikdagi nazariy tovush tezligi C, tovush to'lqini sindirish burchagi tangensi tanθ va AB datchiklar orqali oqim yo'nalishida hamda teskari oqimda o'tish vaqtlari orasidagi farq Δt. Uning o'lchash aniqliksizligi tahlili quyidagicha:

1. Nomi d diametrining takrorlanuvchanligi o'lchashida kiritilgan noaniqlikni baholash

** standartiga muvofiq, D truba nominal diametri hamda truba qalinligi s faqat taxminiy nominal o'lchamlardir. Trubaning tashqi diametri D hamda truba qalinligi s har bir marta o'lchanishi kerak. Shu sababli, bu noaniqlikning ikkita tarkibiy qismi bor, ya'ni o'lchanayotgan obyektning takrorlanuvchanlik o'lchash hamda foydalanilayotgan o'lchash asbobi noaniqlik o'lchash. Bizning amaliyotimizga ko'ra, truba ichki diametrining o'lchash noaniqligi d odatda Urel (d) = 0.5% (k = 2); demak, truba ichki diametrining o'lchashida kiritilgan standart noaniqlik:

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

2. Suyuqlik tovush tezligi C o'lchashida kiritilgan noaniqlikni baholash, urel(C)

Texnik ma'lumotlarga ko'ra, ushbu noaniqlik B toifasi sifatida baholanadi. O'tkazilayotgan suyuqlikda tovush tezligini o'lchash noaniqligi:

Urel(C) = 0,6% (k = 2). Buni bevosita keltirish mumkin:

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

3. A va B o'tkazgichlar orasidagi masofa l takrorlanuvchanlik o'lchovidan kelib chiqadigan noaniqlik

Urel (l) noaniqlik bahosi A o'tkazuvchi transduser bilan B o'tkazuvchi transduser orasidagi l masofasini o'lchash noaniqlik ikkita tarkibiy qismini o'z ichiga oladi: o'lchanayotgan obyektning o'lchov takrorlanuvchanligi va foydalanilayotgan o'lchov asbobi noaniqlik. Bizning amaliy maydon o'lchov tajribamizga asoslanib, A va B o'tkazgichlar orasidagi l masofasini takrorlanuvchanlik o'lchovidan kelib chiqadigan standart noaniqlik umuman olganda

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

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

4. AB o'tkazgichlar orqali oqim yo'nalishidagi va qarshilik ko'rsatuvchi oqim orqali o'tish vaqtining farqi Δt

U(Δt) ni baholash. Ultratovushli oqim o'lchagichdagi AB o'tkazgichlar orqali to'g'ri va teskari oqim orasidagi vaqt farqi Δt A dan B tomonga to'g'ri oqim yo'nalishida berilgan impulsdan t1 vaqtni va B dan A tomonga teskari oqim yo'nalishida berilgan impulsdan t2 vaqtni ayrish orqali o'lchanadi (1-rasmga qarang). Formula (1) ga muvofiq, uning noaniqlik komponentlari asosan l pastdan yuqoriga qarab joylashgan A o'tkazgich bilan yuqoridan pastga qarab joylashgan B o'tkazgich orasidagi masofa, truba ichki diametri d va o'lchanayotgan suyuqlikdagi tovush tezligi C bilan belgilanadi. Vaqt va chastotani o'lchash aniqligi barcha o'lchash sohalarida eng yuqori aniqlikni ta'minlaydi. Ultratovushli oqim o'lchagich impulsi vaqtini o'lchashda yuzaga keladigan xatolik e'tiborga olinmaydi. Masofa l, truba ichki diametri d va o'lchanayotgan suyuqlikdagi tovush tezligi C boshqa noaniqlik komponentlariga kiradi. Shu sababli, AB o'tkazgichlar orqali oqayotgan yuqori va pastki suyuqliklar orasidagi vaqt farqi Δt tufayli noaniqlik u (Δt) e'tiborga olinmaydi.

III. Ultratovushli oqim o'lchagichlarning maydon o'lchash aniqqligini yaxshilash usullari

Maydon o'lchashlarida dastlabki qadam turli omillarni batafsil tahlil qilishdan iborat. Bu omillarning barchasi yakuniy o'lchash natijalariga ma'lum ta'sir qiladi, quyida ko'rsatilgandek.

1. Ovqatlanish tezligi C dagi noaniqlikning ta'siri hamda maydon o'lchash aniqqligini yaxshilash uchun empirik usullar

Maydon o'lchovlari boshlanishidan oldin, o'lchanayotgan muhit ta'minlanishi kerak. Agar muhit gaz bo'lsa, uning gaz tarkibi, ish harorati va bosim keltirib berilishi kerak. Yuqoridagi ma'lumotlardan foydalanib, mos standartlarni nazaridan o'tkazish orqali ultratovush tezligini aniqlash mumkin. Ishchi muhitning tovush tezligi C ning ultratovushli oqim o'lchagichga ta'siri o'lchov natijalariga kamroq ta'sir qiladi. Agar muhit suyuqlik bo'lsa, uning aniq nomi, ish bosimi, ish harorati, bosim hamda suyuqlikda qatnash zarralarining mavjudligi keltirib berilishi kerak. Tovush tezligini sozlashda harorat ta'siri hisobga olinishi kerak. Suvli eritmalarning tovush tezligi suvdan kattaroq bo'ladi va deyarli barcha suyuqliklar uchun harorat qancha yuqori bo'lsa, tovush tezligi shuncha tez bo'ladi. Suyuqlikda ko'plab zarralar mavjud bo'lsa (lekin o'lchov chegarasidan ichkarida), ikkita yondashuv mavjud: 1. Bir xil tarqoq zarralar. Bunday holda, signal nisbatan barqaror bo'ladi va o'lchash orqali aniqlash qiyin bo'ladi. O'lchanayotgan muhit zarralar sababi va turi to'g'risida ma'lumot berilishi kerak. Zarralar turini bilgan holda, suyuqlikning tovush tezligini mos tarzda sozlashingiz va bir nechta nuqtalarda olingan yaxshi sifatli signalni solishtirish orqali aniqroq o'lchov natijalarini olishingiz mumkin. ② Noaniq zarralarning taqsimoti hollari. Bunday hollarda, signal kuchi sezilarli darajada o'zgaradi. Bunday hollarda eng yaxshi yondashuv - uzun muddatli o'lchash olib borish va yaxshi sifatli signalga ega bo'lgan bir nechta nuqtalarda o'rtacha o'qish natijalarini olishdir.

2. A va B o'tkazgichlar orasidagi masofa l va quvur ichki diametri d

O'lchash takrorlanuvchanligi ta'siri va joyida o'lchash aniqlikini yaxshilash usullari: O'lchash quvurini tanlashda ishchi muhitning to'g'ri, barqaror qismini, nasos stantsiyasidan uzoqroq tanlang. Agar quvur ichidagi muhit suyuqlik bo'lsa, pastki qismida cho'kindi hosil bo'lish ehtimoli kam bo'lgan va yuqori qismida havo to'planish ehtimoli bo'lmagan quvur qismini tanlang. Dastlab probkaning vertikal holatda o'rnatilishida o'lchash boshlang'ich o'lchashni amalga oshiring, so'ng gorizontal holda. Agar ikkita o'lchash natijalari ultratovushli oqim o'lchagichning maksimal ruxsat berilgan xatosi ichida bo'lsa, boshqa parametrlarni o'zgartirmasdan keyingi o'lchashga o'ting. Aks holda, quvur bilan o'lchashni qayta tanlang (agar ikkita o'lchash natijalari ultratovushli oqim o'lchagichning ruxsat berilgan xatosidan oshib ketgan bo'lsa, bu quvur qismi ishchi muhit bilan to'liq to'ldirilmaganligini ko'rsatadi).

Keyingi o'lchash uchun batafsil parametrlarni sozlashda o'lchash aniqligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar l transdyuserlar A va B orasidagi masofa hamda trubaning ichki diametri d. Masofa l umuman metall chizg'ich yoki vernyer shtangensirkul bilan l masofaga qarab o'lchanadi. Trubaning ichki diametrini d o'lchash uchun trubaning tashqi diametri kichik bo'lganda bevosita vernyer shtangensirkuldan foydalanish mumkin. Katta trubalarni o'lchashda aylana uzunligini o'lchash va keyin diametrini hisoblash uchun aniq metall chizg'ichdan foydalanish tavsiya etiladi. Jiddiy ichki cho'kma va ifloslanishga ega trubalarni o'lchashda s devor parametrini oshirish va devor tovush tezligini kamaytirish mumkin. Jiddiy ichki korroziyaga ega trubalarni o'lchashda s devor parametrini kamaytirish mumkin, lekin devor tovush tezligi o'zgarmaydi.

Ultratovushli oqim o'lchagichlarning tranzit vaqti printsipiga asoslanib, ushbu maqola ultratovushli oqim o'lchagichlarning xatosi o'lchash noaniqlikini tahlil qiladi va baholaydi. Bizning institutimizning ultratovushli oqim o'lchagichlarni sohalarda sinovdan o'tkazish bo'yicha yillab yig'ilgan tajribasiga asoslanib, biz ultratovushli oqim o'lchagichlarning sohalarda o'lchash aniqlikini yaxshilash uchun bir nechta muhim nuqtalarni taklif qilamiz va tushuntiramiz.