مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية -ما هو مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةالأجهزة الأكثر استخدامًا في خطوط أنابيب الغاز - عبارة عن مقياس تدفق مثبت على خط أنابيب يحمل الغاز المتدفق ويقيس تدفق الغاز باستخدام مبدأ الموجات فوق الصوتية. جهاز قياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية ذو القناة الواحدة-هو جهاز مجهز بقناة واحدة فقط؛ يشتمل مقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية متعدد القنوات-على قناتين أو أكثر. المبدأ الأساسي لمقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية لقياس سرعة التدفق هو حساب المعلمات الأساسية لسائل الغاز، مثل السرعة ومعدل التدفق والكثافة، عن طريق قياس وقت انتشار الموجات فوق الصوتية في وسط الغاز.
تحليل مبدأ العمل لقياس فرق الوقت-لتدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية
طريقة الفرق الزمني- لقياس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية - مبدأ يُشار إليه غالبًا فيتعريف مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية- يحدد متوسط سرعة الغاز على طول قناة الصوت باستخدام فرق وقت الانتشار بين إشارتين بالموجات فوق الصوتية تنتشران في نفس الاتجاه وفي الاتجاه المعاكس. عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية في وسط غازي متدفق، تتغير سرعتها مع سرعة الغاز. على وجه التحديد، تتغير سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في نفس اتجاه سرعة الغاز: عندما تزيد سرعة الغاز، تزداد أيضًا سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في نفس الاتجاه؛ وعلى العكس من ذلك، إذا زادت سرعة الغاز في الاتجاه المعاكس لانتشار الموجات فوق الصوتية، فإن سرعة الموجات فوق الصوتية ستنخفض وفقًا لذلك.
الهيكل الأساسي لجهاز استشعار تدفق الأنابيب بالموجات فوق الصوتية
كما هو موضح في الشكل 2.1 - بشكل نموذجيرسم تخطيطي لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية- يتم تضمين محولي طاقة بالموجات فوق الصوتية (يشار إليهما باسم المجسات أو محولات الطاقة) القادرين على إرسال واستقبال نبضات فوق صوتية في أحد جانبي الأنبوب أو كليهما. يُطلق على المسار الفعلي للإشارة فوق الصوتية بين محولي الطاقة اسم قناة الصوت، وبالتالي يشكل زوج من محولات الطاقة قناة صوتية واحدة. يتم فصل محولات الطاقة عن الوسط السائل بواسطة غشاء شفاف -صوتي أو جزء من جدار القناة الصوتية. في قناة -واحدةمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، يتقاطع الدليل الموجي بين محولي الطاقة بالموجات فوق الصوتية مع محور الجهاز.
كما هو موضح في الشكل 2.1، قطر الأنبوب هو D، وطول الخط المستقيم - بين الوجهين النهائيين لمحولي الطاقة A وB المدمجين على جانبي الأنبوب هو طول القناة L (يُسمى أيضًا مسار الصوت L). وعلاقتها بالقطر D هي كما يلي:
في الصيغة: Φ هي زاوية ميل قناة الصوت، وهي الزاوية بين قناة الصوت ومحور الأنبوب. زاوية ميل قناة الصوت هي أيضًا زاوية سقوط الموجة فوق الصوتية.
زاوية الحادث - تمت مناقشتها كثيرًا فيهيكل مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةوكذلك فيرسم تخطيطي لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيتأثر - بكل من سرعة الصوت في السائل وسرعة الصوت في الإسفين الصوتي ومادة جدار الأنبوب. ومع ذلك، فإن التغير في سرعة الصوت مع درجة الحرارة يكون بشكل عام أصغر في المواد الصلبة منه في المواد الغازية. عندما يكون التغير في درجة الحرارة صغيرًا، يمكن تجاهل تأثير الإسفين الصوتي ومواد جدار الأنبوب على دقة القياس؛ ومع ذلك، عندما يكون نطاق تغير درجة الحرارة كبيرًا، يجب إجراء تصحيحات للتغيرات الكبيرة في سرعة الصوت في الإسفين الصوتي ومواد جدار الأنابيب.
محول الطاقة بزاوية عرض 30 درجة لديه نفاذية عالية، فقدان منخفض للطاقة، وجهد إثارة منخفض، مما يجعله مناسبًا لأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولة باليد حيث تكون طاقة التيار المتردد غير مريحة. محول الطاقة بزاوية عرضية تبلغ 45 درجة لديه نفاذية أقل، ولكن يمكن زيادة حجم بلورة محول الطاقة لرفع جهد الإثارة، مما يجعله مناسبًا لأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الثابتة أو تلك التي يمكنها استخدام طاقة التيار المتردد.
