Descripción general Un caudalímetro ultrasónico es un instrumento que mide el flujo detectando el efecto del flujo de fluido en un haz ultrasónico (o pulso ultrasónico). Un caudalímetro ultrasónico se compone principalmente de un transductor ultrasónico (o un sensor de flujo ultrasónico compuesto por un transductor y un tubo de medición) y un convertidor instalado en el tubo de medición. Los caudalímetros ultrasónicos son iguales a los caudalímetros electromagnéticos. Debido a que no hay obstrucciones en el canal de flujo del instrumento, ambos son caudalímetros sin obstrucciones. Son un tipo de caudalímetro adecuado para resolver problemas difíciles de medición de flujo, especialmente en medición de flujo de gran diámetro. Ventajas, es uno de los tipos de medidores de flujo de rápido desarrollo. Según el principio de detección de señal, los caudalímetros ultrasónicos se pueden dividir en métodos de diferencia de velocidad de propagación (método de diferencia de tiempo directa, método de diferencia de tiempo, método de diferencia de fase y método de diferencia de frecuencia), método de compensación del haz, método Doppler, método de correlación cruzada, método espacial. método de filtrado y método de ruido, etc.
1. El método de diferencia de tiempo mide la diferencia de tiempo causada por diferentes velocidades de propagación en la propagación hacia adelante y hacia atrás para calcular la velocidad del fluido medida. Utiliza dos transmisores acústicos (SA y SB) y dos receptores acústicos (RA y RB). Se transmiten dos conjuntos de ondas sonoras de la misma fuente de sonido entre SA y RA y entre SB y RB respectivamente. Se instalan a lo largo de la tubería en un ángulo θ (generalmente θ = 45°) con respecto a la tubería (Figura 1). Dado que el fluido acelera las ondas sonoras que viajan río abajo, mientras que las ondas sonoras que viajan río arriba se retrasan, la diferencia de tiempo entre ellas es proporcional al caudal. La velocidad del flujo también se puede medir enviando una señal sinusoidal para medir el cambio de fase entre los dos conjuntos de ondas sonoras o enviando una señal de frecuencia para medir la diferencia de frecuencia.
2. El método de diferencia de fase mide la velocidad de cálculo de la diferencia de fase causada por la diferencia de tiempo durante la propagación hacia adelante y hacia atrás. Su transmisor envía un haz de ondas sonoras a lo largo de un eje perpendicular a la tubería, que se desvía una distancia aguas abajo debido al flujo de fluido. La distancia de compensación es proporcional al caudal.
3. El método de diferencia de frecuencia mide la diferencia de frecuencia del anillo acústico durante la propagación hacia adelante y hacia atrás.
Cuando las ondas ultrasónicas se transmiten en fluidos no homogéneos, las ondas sonoras se dispersan. Cuando hay movimiento relativo entre el fluido y el transmisor, se producirá un cambio de frecuencia Doppler entre la señal acústica transmitida y la señal recibida después de ser dispersada por el fluido. El cambio de frecuencia Doppler es proporcional al caudal de fluido. El área del fluido medido en la Figura 2 se encuentra en la intersección del haz transmitido y el haz disperso recibido. Se requiere que el haz sea muy estrecho para que el ángulo θ entre los dos haces no se vea afectado por el ancho del haz.