یکی از پارامترهایی که اندازه گیری آن در حوزه ی کنترل فرآیند و ابزار دقیق بسیار حائز اهمیت می باشد، میزان فلوی سیال عبوری از یک لوله یا مجرا است به همین دلیل برای اندازه گیری میزان جریان، از فلومترها استفاده می شود. لازم به ذکر است که فلومترها دارای انواع مختلفی هستند و یکی از پرمصرف ترین انواع فلومتر، جریان سنج اولتراسونیک است. در این مطلب می خواهیم به بررسی جریان سنج های اولتراسونیک بپردازیم پس با ما در ادامه همراه باشید.
فلومتر اولتراسونیک چیست؟
این جریان سنج نوعی از فلومتر است که برای اندازه گیری میزان جریان سیال از ارسال و دریافت امواج اولتراسونیک (مافوق صوت) استفاده می کند. در پادکست زیر می توان با انواع فلومتر التراسونیک و نحوه عملکرد آن بیشتر آشنا شوید.
انواع فلومتر از نظر اصول عملکرد
- اثر داپلر
- زمان انتقال (Transit Time)
1) نحوه ی عملکرد فلومتر اولترسونیک اثر داپلر
در این روش یک موج مافوق صوت توسط یک فرستنده و در یک فرکانس مشخص ارسال می گردد و این موج پس از برخورد با ذرات معلق و حباب های گاز، در یک فرکانس متفاوت نسبت به حالت اولیه بازتاب می یابد، هرچه سرعت جریان سیال بالاتر باشد این شیفت فرکانسی سریع تر اتفاق افتاده و نحوه ی تغییرات به صورت خطی بوده است. در اینجا جریان سنج دارای یک ترانسمیتر بوده که سیگنال ارسالی و دریافتی را مورد پردازش قرار می دهد تا میزان جریان مشخص شود.
فلومتر اولتراسونیک اثر داپلر
2) نحوه ی عملکرد فلومتر اولتراسونیک زمان انتقال
به طور کلی دو نوع جریان سنج اولتراسونیک در دسته بندی فلومترهای اولتراسونیک زمان انتقال موجود است.
1) جریان سنج اولتراسونیک زمان انتقال نوع Z
در این روش دو ترانسدیوسر به صورت مورب در بالا و پایین لوله ی جریان در رو به روی هم قرار می گیرند این امواج صوتی در هر دو جهت بالا و پایین ارسال شده و زمانی که جریانی در لوله ی انتقال برقرارنباشد، هر دو سیگنال دارای سرعت یکسان هستند. امّا زمانی که در لوله ی انتقال، جریان برقرار شود، امواج صوتی که رو به بالا ارسال می شوند سرعت پایین تری نسبت به امواج ارسالی رو به پایین دارند. و درصورتی سرعت سیال در لوله بالاتر رود، اختلاف سرعت ارسال هر دو موج بیشتر شده و در نتیجه اختلاف زمانی نیز بیشتر می شود.
ترانسمیتر موجود در جریان سنج از این اختلاف زمانی عبور دو موج در خلاف جهت یکدیگر، جهت اندازه گیری میزان جریان سیال بهره می برد. جریان سنج نوع Z در مواردی کاربرد دارد که از فلومتر اولتراسونیک نوع V به دلیل محدودیت فضا و یا وجود کدورت در سیال نتوانیم استفاده کنیم.
فلومتر اولتراسونیک نوع Z
2) فلومتر اولتراسونیک نوع V
در این مدل دو سنسور در یک طرف لوله ی انتقال و رو به روی یکدیگر قرار می گیرند. یک سنسور موج صوتی را ارسال کرده و پس از برخورد به سنسور سمت مقابل بازتاب می یابد. نحوه ی قرار گیری این دو سنسور بر روی لوله به صورت 45 درجه و درمقابل یکدیگر است. با ایجاد تغییر در سرعت سیال زمان دریافت موج صوتی ارسالی توسط سنسور دریافت کننده تغییر کرده و ترانسمیتر با اندازه گیری این تغییرات در زمان می تواند میزان جریان سیال را محاسبه کند.
فلومتر اولتراسونیک انتقال زمانی نوع V
انواع فلومتر اولتراسونیک از نظر نوع نصب
1) گیره ای
در این مدل دو سنسور ارسال و دریافت کننده به قسمت خارجی لوله ی انتقال سیال متصل می شوند. این مدل می تواند هم به صورت موقت و هم به صورت دائمی به لوله ی جریان متصل گردد. این نوع جریان سنج برای انواع خاصی از لوله ها کاربرد داشته و به عنوان مثال برای لوله های دارای عایق و آستر دار مناسب نیستند.
به همین منظور برای جلوگیری از چسبیدن فلومتر به لوله دیواره ی بیرونی از ژل های مخصوص و یا گریس استفاده می شود.
مزایای فلومتر اولتراسونیک گیره ای (Clamp-On)
- عدم نیاز به برش لوله
- عدم نیاز به قطع کردن (صفر کردن) جریان سیال
- عدم بروز افت فشار
- امکان اندازه گری جریان در دو جهت
فلومتر اولتراسونیک گیره ای
2) نصب در مسیر جریان (In-Line)
برای قرار دادن این جریان سنج در مسیر جریان نیازاست که لوله برش خورده و جریان سیال صفر شود. سپس این جریان سنج را در مسیر جریان قرار می دهیم. این نوع فلومتر میزان دقت بسیار بالایی دارد.
فلومتر اولتراسونیک نصب در مسیر جریان (In-line)
مزایای فلومترهای نصب در مسیر جریان (In-Line)
- نصب انعطاف پذیر
- عدم بروز افت فشار
- نگهداری راحت
- دقت بالا
- امکان اندازه گیری جریان در هر دو جهت
3) فلومتر اولتراسونیک پرتابل
این جریان سنج به صورت قابل حمل بوده و می توان بدون نیاز به ایجاد برش در لوله و صفر کردن جریان از آن برای اندازه گیری میزان جریان لوله استفاده کرد به این صورت که سنسور مربوطه را بر روی لوله قرار داده و امواج اولتراسونیک را ارسال و دریافت کرده و از طریق اندازه گیری اختلاف زمانی ارسال و دریافت سیگنال و متناسب با سرعت سیال، میزان جریان سیال توسط ترانسمیتر اندازه گیری می شود.
مزایای فلومتر اولتراسونیک پرتابل
- سرعت پاسخ دهی بالا
- دقت زیاد
- عدم نیاز به ایجاد اختلال در مسیر جریان
- امکان استفاده برای سیالات خورنده و اسیدی
- امکان استفاده برای لوله های به قطر زیاد
