Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на зависимости акустического эффекта в потоке от расхода вещества.
Доплеровский расходомер
На рис. 1 показан принцип действия Доплеровского расходомера. Излучатель посылает ультразвуковую волну с частотой f и скоростью с ее распространения в жидкости. Она отражается от пузырьков, частиц или маленьких вихрей в жидкости, которые двигаются со скоростью потока v. Частицы, отражающие ультразвуковые волны, действуют как передатчик, движущийся со скоростью v относительно приемника, причем частота, принимаемая приемником будет зависеть от скорости.
Рис. 1. Доплеровский расходомер
Разность частот здесь пропорциональна скорости потока и, следовательно, также объемному расходу.
Подобные расходомеры относительно дешевые. Их точность в лучшем случае достигает +/-5%..
Времяпролетный расходомер
Он основан на том, что при прохождении звуковой волны в движущейся среде время ее прохождения от источника до приемника зависит не только от скорости распространения звука в заданной среде, но и от скорости движения самой среды. Если звуковая волна направлена по движению среды, то скорости их складываются, а если против – вычитаются. Разность времени прохождения звука по направлению потока и против него пропорциональная скорости потока, а значит и расходу протекающей жидкости.
Рис.2. Времяпролетный расходомер
Скорость потока вычисляется по результатам измерения времени прохождения сигнала, излучаемого с частотой 0,5 – 4МГц.
Достоинства:
- Позволяет измерять любые среды: жидкости, газы и даже пар.
- Измерение в трубопроводах как большого диаметра (до 3 м), так и малого (до 15мм).
- Измеряя не только скорость продукта, но и скорость звука в продукте можно получить результаты по плотности.
- Рынок ультразвуковых расходомеров растет на 10-15% в год, а на рынке приборов учета динамика распространения ультразвуковых расходомеров превышает все остальные.
- Высокая точность, повторяемость, простота калибровки (беспроливной поверке), надежность, широкий динамический диапазон (1:100).
Недостатки
- Не используется для измерения малых потоков жидкости либо пульсирующих потоков, что характерно для дозирования продукта.
- измерение вязких жидкостей затруднено, т.к. у них поток довольно ламинарный.