| Ультразвуковые расходомеры применяются для измерения расходов загрязненных, агрессивных, быстрокристаллизующихся жидкостей и пульп (смесь воды и грунта), а также потоков, в которых возможны большие изменения (пульсации) расходов и даже изменения направления движения, когда не могут быть применены другие виды расходомеров.
В основном используют два вида ультразвуковых расходомеров:
1. фазовые расходомеры - основаны на измерении разности фазовых сдвигов двух ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него;
2. частотные расходомеры - основаны на измерении разности частот повторения коротких импульсов или пакетов ультразвуковых колебаний, направленных одновременно по потоку и против него.
| 
Рис. Ультразвуковой расходомер
|
| Принцип действия фазовых расходомеров заключается в том, что скорость распространения звуковой волны в движущейся среде равна геометрической сумме скорости звука в неподвижной среде и скорости среды. В фазовых расходомерах фиксируется разность времени прохождения звука, направленного по потоку и против него. На поверхности трубопровода расположены два пьезоэлектрических элемента. Пьезоэлемент 1 механическим переключателем подключен к генератору высокочастотных синусоидальных электрических колебаний. Пьезоэлемент преобразует электрические колебания в ультразвуковые, которые направляются в контролируемую среду через стенки трубопровода.
| 
Рис. Схема работы ультразвукового расходомера.
|
| | | |
Пьезоэлемент 2 воспринимает ультразвуковые колебания, прошедшие в жидкости расстояние, и преобразует их в выходные электрические колебания. Наличие в схеме механического переключателя ограничивает возможность измерения быстро меняющихся расходов вследствие небольшой частоты переключений (порядка 10 Гц). Это можно исключить, если в трубопроводе установить две пары пьезоэлементов так, чтобы в одной паре излучатель непрерывно создавал колебания, направленные по потоку, а в другой против потока. В таком расходомере на фазометр будут непрерывно поступать два синусоидальных колебания, фазовый сдвиг между которыми пропорционален скорости потока.
Преимущества: относительно высокая точность, широкий диапазон рабочих температур -200÷600ºС; возможность измерять быстропеременные (пульсирующие) расходы; для замены и обслуживания не требуется разгерметизации оборудования (исполнение с накладными датчиками); бесконтактность измерений; отсутствие движущихся частей в потоке; отсутствие потерь давления в трубопроводах; нет влияния физических факторов среды (плотности, температур и др.) на показания прибора при частотном методе; широкий диапазон диаметров трубопроводов 6÷6500 мм; широчайший диапазон измерения величины расхода.
Недостатки: зависимость точности измерений от качества стенок трубопровода.
