Hvernig Ultrasonic vatnsmælar virka: Kjarnareglur, uppbygging og kostir
Ultrasonic vatnsmælar eru snjöll tæki sem gera nákvæma vatnsrennslismælingu með því að nýta mikilvægan eðlisfræðilegan eiginleika: hraði úthljóðsbylgna í flæðandi miðli er tengdur flæðihraða miðilsins. Hægt er að draga saman kjarnaaðgerðaregluna sem "úthljóðbylgjuútbreiðslu tímamismun / tíðnimunamælingu." Hér að neðan er ítarleg sundurliðun á uppbyggingu þeirra, vinnurökfræði og helstu skrefum:
Úthljóðsvatnsmælir samanstendur af 4 innri lykilhlutum sem vinna saman að fullkomnu mælikerfi:
1.Ultrasonic Transducers
Venjulega sett upp í pörum (2 einingar), ein uppstreymis og ein niðurstreymis vatnsrennslisrásarinnar. Þessir transducers þjóna tvöföldum hlutverkum: senda og taka á móti úthljóðsbylgjum. Þegar þeir eru spenntir breyta þeir raforku í úthljóðsbylgjur (til flutnings); þegar þeir taka á móti úthljóðsbylgjum breyta þeir bylgjunum aftur í rafmerki (til úttaks).
2.Vatnsflæðisrás
Hannað með sérstökum eiginleikum (td beinum leiðslum, rennslis-stýrimannvirkjum) til að tryggja stöðugt, jafnt vatnsflæði í gegnum mælisvæðið á milli transducers. Þetta lágmarkar áhrif ólgandi flæðis á mælingarnákvæmni.
3.Signal Processing Unit
Það tekur á móti rafmagnsmerkjunum sem gefa út frá transducerunum tveimur, reiknar út "tímamismun" eða "tíðnimun" útbreiðslu úthljóðsbylgju og breytir þessum mun í vatnsrennslishraða.
4.Data Útreikningur & Display Unit
Með því að nota vatnsrennslishraða og fasta-þversniðsflatarmál leiðslunnar reiknar það út tafarlausan rennslishraða og uppsafnaðan rennsli með sérstakri formúlu. Þessi gildi birtast á skjá (td LCD). Að auki styður þessi eining gagnageymslu og fjarsendingu (td AMR/AMI virkni fyrir snjalla vatnsstjórnun).
II. Lykilregla: Nýttu tengslin milli úthljóðshraða og flæðishraða
Þegar úthljóðsbylgjur fara í gegnum vatn er hraði þeirra fyrir áhrifum af stefnu vatnsflæðisins:
Útbreiðsla niðurstreymis: Vatnsrennslið „eykur“ úthljóðsbylgjur og eykur útbreiðsluhraða þeirra.
Útbreiðsla andstreymis: Vatnsrennslið „standist“ við úthljóðsbylgjur og hægir á útbreiðsluhraða þeirra.
Þessi hraðamunur birtist beint sem „útbreiðslutímamunur“ eða „tíðnimunur“. Vatnsmælirinn ályktar um hraða vatnsins með því að mæla þennan mismun og reiknar síðan út raunverulegan vatnsrennsli.
Byggt á mældu færibreytunni, flokkast almenn tækni í tvo flokka, þar sem „tíma-mismunaaðferðin“ er mest notuð:
1. Tíma-munaaðferð (mestu almennu tækninni)
Þetta er algengasta reglan í nútíma ultrasonic vatnsmælum. Kjarni þess er að mæla muninn á "tímanum sem það tekur úthljóðsbylgjur að ferðast niðurstreymis" og "tíma sem það tekur að ferðast andstreymis." Ferlið er sem hér segir:
Skref 1: Niðurstraumssending og tímasetning
Andstreymisbreytirinn (T1) gefur frá sér úthljóðsbylgjur til niðurstraumsins (T2). Þar sem öldustefnan er í takt við vatnsrennslið, er útbreiðsluhraði=hraði úthljóðsbylgna í kyrru vatni (C, fast gildi um það bil 1450 m/s) + vatnsrennslishraði (V).
Látið L=beina-línufjarlægð milli transduceranna tveggja og S=hljóðleiðina (raunveruleg útbreiðslufjarlægð úthljóðsbylgnanna, fast gildi sem ákvarðast af uppbyggingu leiðslunnar). Útbreiðslutími niðurstreymis er reiknaður sem:
T12 = S / (C + V)
Skref 2: Uppstreymissending og tímasetning
Kerfið skiptir yfir í niðurstraums transducer (T2), sem gefur frá sér úthljóðsbylgjur til andstreymis transducer (T1). Nú er öldustefnan á móti vatnsrennsli, þannig að útbreiðsluhraði=C - V. Útbreiðslutími andstreymis er:
T21 = S / (C - V)
Skref 3: Útreikningur vatnsrennslishraða
Merkjavinnslan reiknar tímamismuninn ΔT=T21 - T12. Með því að setja T12 og T21 í þessa jöfnu og einfalda (til að útrýma fasta gildinu C), er vatnsrennslishraði (V) fenginn:
V = [S × ΔT] / [2 × T12 × T21]
Skref 4: Útreikningur á flæðishraða
Þegar vatnsrennslishraði (V) er þekktur og með því að nota fasta þversniðsflatarmálið í leiðslu mælisins (A, ákvarðað af pípuþvermáli, td DN15, DN20), er augnabliksrennslishraði (Q) reiknaður út með formúlunni "rennslishraði=hraði × þversniðsflatarmál":
Q = V × A
Uppsafnaður rennslishraði er hluti af samstundis rennsli yfir tíma (þ.e. heildarvatnsmagn sem notað er á tímabili).
2. Tíðni-vaktaaðferð (hjálpartækni)
Svipað í rökfræði og tímamismunaaðferðin-en hún mælir „tíðnimuninn á útstreymis- og andstreymisbylgjuútbreiðslu“:
Ultrasonic bylgjur eru vélrænar bylgjur með fastri tíðni. Þegar ferðast er niðurstreymis "þjappar" vatnsrennslið öldurnar, og eykur tíðnina sem móttekur niðurstraums transducerinn (Doppler áhrif). Þegar ferðast er andstreymis eru öldurnar „teygðar“ sem dregur úr móttekinni tíðni.
Merkjavinnslueiningin reiknar út tíðnimismuninn ΔF=F1 (niðurstreymis móttekin tíðni) - F2 (uppstreymis móttekin tíðni). Þessi munur er í réttu hlutfalli við vatnsrennslishraðann (V), sem gerir mælinum kleift að álykta um V og reikna út rennslishraða.
Tíðni-shift aðferðin er næmari fyrir flæðióróa og hefur aðeins minni nákvæmni en tíma-mismunaaðferðin. Það er fyrst og fremst notað í iðnaðarsviðum með stórum pípuþvermáli og miklum flæðishraða.
III. Kostir: Af hverju Ultrasonic vatnsmælar koma í stað hefðbundinna vélrænna mæla
Í samanburði við hefðbundna vélræna vatnsmæla (td spíra-gerð, hverfla-gerð), bjóða úthljóðslíkön sérstaka kosti, knúin áfram af einstaka vinnureglu sinni:
Ekkert vélrænt slit: Án hreyfanlegra hluta (td gíra, hjóla) byggir mælingin eingöngu á úthljóðsbylgjum. Þetta lengir endingartíma þeirra í 10–15 ár – 2–3 sinnum lengri en vélrænir mælar.
Mikil mælingarnákvæmni: Þeir geta nákvæmlega mælt lágt rennsli (td vatnsdrykk) með lágmarksvillum (uppfyllir venjulega ISO 4064 Class 1 eða Class 2 staðla), sem útilokar vandamálið um "ómælt lítið flæði."
Sterk andstæðingur-truflunargeta: Óhreinindi í vatni (td seti, ryði) hafa ekki áhrif á þau og þurfa ekki reglulega hreinsun. Sumar gerðir styðja lárétta/lóðrétta uppsetningu og laga sig að flóknu leiðsluumhverfi.
Samhæfni snjallvirkni: Auðveldlega samþætt við eiginleika eins og hitastigsuppbót (leiðrétta minniháttar áhrif vatnshita á úthljóðshraða), fjarmælalestur (AMR/AMI) og fyrirframgreiddri stjórn-sem samræmist þörfum snjallvatnsstjórnunarkerfa.
Niðurstaða
Kjarnarökfræði úthljóðsvatnsmæla er að "álykta um hraða vatnsrennslis út frá útbreiðslumun úthljóðsútbreiðslu, reikna síðan flæðihraða út frá hraða." Í meginatriðum umbreyta þeir „beint ómælanlegum flæðishraða“ í „nákvæmlega mælanlegan tímamismun/tíðnimun. Með -frjálsri hönnun, mikilli nákvæmni og snjöllum getu, hafa úthljóðsvatnsmælar orðið almennt val fyrir uppfærslu vatnsmæla á heimsvísu, mikið notaðar í íbúðarhúsnæði, atvinnuhúsnæði og iðnaðaraðstöðu.
Zhisheng Water Meter hefur víðtæka reynslu í framleiðslu á ultrasonic vatnsmælum og framleiðslu á aðalborðum og er alþjóðlegur veitandi snjallvatnsmælalausna. Það er besti kosturinn fyrir snjallvatnsmæla vélbúnaðarbúnað og snjallvatnsmæla hugbúnaðarlausnir.
WhatsApp: +8615330027467
Netfang tengiliða: shawndu@winmegameter.com