Un medidor de flujo de gas ultrasónico -¿Qué es el medidor de flujo ultrasónico?Los dispositivos más comúnmente utilizados en gasoductos - son un medidor de flujo instalado en una tubería que transporta gas en circulación y que mide el flujo de gas utilizando el principio de ultrasonido. Un medidor de flujo de gas ultrasónico de un solo-canal es un dispositivo equipado con un solo canal; un medidor de flujo de gas ultrasónico multi-canal tiene dos o más canales. El principio básico del medidor de flujo de gas ultrasónico para medir la velocidad del flujo es calcular los parámetros centrales del fluido gaseoso, como la velocidad, el caudal y la densidad, midiendo el tiempo de propagación de las ondas ultrasónicas en el medio gaseoso.
Análisis del principio de funcionamiento de la medición ultrasónica del flujo de gas por diferencia de tiempo-
El método-de diferencia de tiempo para la medición ultrasónica del flujo de gas -, un principio al que a menudo se hace referencia en elDefinición de medidor de flujo ultrasónico- determina la velocidad promedio del gas a lo largo del canal de sonido utilizando la diferencia de tiempo de propagación entre dos señales ultrasónicas que se propagan en la misma dirección y en la dirección opuesta. Cuando el ultrasonido se propaga en un medio gaseoso que fluye, su velocidad cambia con la velocidad del gas. Específicamente, la velocidad de propagación del ultrasonido cambia en la misma dirección que la velocidad del gas: cuando la velocidad del gas aumenta, la velocidad del ultrasonido que se propaga en la misma dirección también aumenta; por el contrario, si la velocidad del gas aumenta en la dirección opuesta a la propagación del ultrasonido, la velocidad del ultrasonido disminuirá en consecuencia.
Estructura básica del sensor de flujo de tubería ultrasónico
Como se muestra en la Figura 2.1 - una típicaDiagrama esquemático del medidor de flujo ultrasónico- dos transductores ultrasónicos (denominados sondas o transductores) capaces de transmitir y recibir pulsos ultrasónicos están integrados en uno o ambos lados de la tubería. El camino real de la señal ultrasónica entre los dos transductores se llama canal de sonido, por lo que un par de transductores constituye un canal de sonido. Los transductores están separados del medio fluido por una membrana transparente-al sonido o una sección de la pared del conducto acústico. En un único-canalmedidor de flujo ultrasónico, la guía de ondas entre los dos transductores ultrasónicos cruza el eje del equipo.
Como se muestra en la Figura 2.1, el diámetro de la tubería es D, y la longitud de la línea recta-entre las caras extremas de los dos transductores A y B incrustados en ambos lados de la tubería es la longitud del canal L (también llamada ruta del sonido L). Su relación con el diámetro D es la siguiente:
En la fórmula: Φ es el ángulo de inclinación del canal de sonido, que es el ángulo entre el canal de sonido y el eje de la tubería. El ángulo de inclinación del canal de sonido es también el ángulo de incidencia de la onda ultrasónica.
El ángulo de incidencia - a menudo discutido en elEstructura del medidor de flujo ultrasónicoasí como en elDiagrama de bloques del medidor de flujo ultrasónico- se ve afectado tanto por la velocidad del sonido en el fluido como por la velocidad del sonido en la cuña acústica y el material de la pared de la tubería. Sin embargo, el cambio en la velocidad del sonido con la temperatura es generalmente menor para los materiales sólidos que para los gaseosos. Cuando el cambio de temperatura es pequeño, se puede ignorar la influencia de la cuña acústica y el material de la pared de la tubería en la precisión de la medición; sin embargo, cuando el rango de cambio de temperatura es grande, se deben hacer correcciones para los cambios significativos en la velocidad del sonido en la cuña acústica y el material de la pared de la tubería.
Un transductor con un ángulo de incidencia de 30 grados tiene una alta transmitancia, baja pérdida de energía y bajo voltaje de excitación, lo que lo hace adecuado para medidores de flujo ultrasónicos portátiles donde la alimentación de CA es inconveniente. Un transductor con un ángulo de incidencia de 45 grados tiene una transmitancia más baja, pero el tamaño del cristal del transductor se puede aumentar para aumentar el voltaje de excitación, lo que lo hace adecuado para medidores de flujo ultrasónicos estacionarios o aquellos que pueden usar energía de CA.
