Tidsforskel metode – ultralyd flowmåler arbejdsprincip
Time-of-Ultralydsteknologi til måling af gasflow, som er en vigtig del afarbejdsprincip for ultralydsflowmåler, beregner den aksiale gennemsnitshastighed Vz langs planet dannet af lydkanalen og aksen ved at måle forskellen i den tid, det tager for ultralydsbølger at udbrede sig i nedstrøms- og opstrømsretningerne af et gasmedium.
Den tid, det tager for ultralydsbølger at bevæge sig i nedstrøms og opstrøms retninger, er forskellig. Nedstrømstiden og vendingstiden er:
Uden at overveje indflydelsen af det indre rørmiljø på lydhastigheden er ligningen for den gennemsnitlige -gennemsnitlige strømningshastighed:
Mod=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2.4)
Ved at måle nedstrøms ultralydsbølgetransittid tD og opstrøms ultralydbølgetransittid tU kan tidsforskellen mellem opstrøms og nedstrøms ultralydsbølgetransittider beregnes:
Δt=tU - tD (2,5)
Ved hjælp af transit-tidsmetoden kan arealets-gennemsnitlige strømningshastighed langs én akustisk vej måles. Baseret på hastighedsfordelingen af forskellige akustiske veje kan tilsvarende algoritmer bruges til at beregne den gennemsnitlige strømningshastighed over hele tværsnittet. Denne strømningshastighed kaldes også den bulk-gennemsnitlige strømningshastighed V.
Ved at måle tidsforskellen mellem opstrøms og nedstrøms ultralydsbølgegennemgangstider og beregne den gennemsnitlige strømningshastighed (bulkhastighed) V for væsken inde i røret, kaldes denne strømningsmålingsmetode for ultralydsmåling af -tiden for ultralyd. Flowmålere, der bruger ultralydsmålemetoden for transit-tid til at måle den volumetriske flowhastighed af væske inde i rør, kaldes ultralydsmålere for transittid-.
Forholdet mellem stiens-gennemsnitlige strømningshastighed målt af transit--tids-ultralydsflowmåleren og bulk-gennemsnitlig strømningshastighed inde i røret er:
K=V/Vs (2,6)
Hvor K kaldes hastighedskorrektionsfaktoren. Hastighedskorrektionsfaktoren er afledt af en matematisk model for hastighedsfordelingsprofil gennem flowmålerens målesektion.
Baseret på gasstrømningsforholdene inde i røret kan hastighedskorrektionsfaktoren udledes. Fra ligning (2.4) og (2.6) kan den bulk-gennemsnitlige gasstrømningshastighed inde i røret opnås:
V=KV'er (2,7)
Konvertering til volumetrisk strømningshastighed gennem ligning (2.7):
qv=AV (2.8)
Hvor A er rørets tværsnitsareal-.
Efter tryk- og temperaturkompensation for volumetrisk flowhastighed kan masseflowhastigheden opnås:
qm=ρ0 · (P / P0) · (T0 / T) · (1 / Z) · qv (2,9)
Hvor Z er gaskompressibilitetsfaktoren; P0 og P er trykparametrene under henholdsvis standardforhold og faktiske forhold; T0 og T er temperaturværdierne under henholdsvis standardbetingelser og faktiske forhold; ρ0 er densiteten af gasmediet under standardbetingelser.
Efter opnåelse af strømningshastigheden kan strømningshastigheden gennem et rør med en vis diameter inden for en given tidsperiode beregnes. Strømningshastigheden F gennem røret inden for 1 time er:
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2,10)
