Koje su razlike u strukturi i točnosti mjerenja između jednoputnih i višestaznih ultrazvučnih vodomjera

U modernom pametnom upravljanju vodom i industrijskom mjerenju i kontroli protoka, ultrazvučni vodomjeri postali su glavni mjerni alat zbog nedostatka mehanički pokretnih dijelova, niskog pada tlaka i visoke točnosti. Ultrazvučni vodomjeri primarno se kategoriziraju u jednostruke i višestruke izvedbe, ovisno o broju staza akustičnog vala. Razumijevanje osnovnih razlika između ove dvije strukture u smislu principa, sastava i točnosti mjerenja ključno je za odabir mjerača protoka koji najbolje odgovara vašoj primjeni.

Strukturalni dizajn i raspored staze akustičnog vala

1. Ultrazvučni vodomjer s jednom stazom

Kao što naziv sugerira, jednosmjerni ultrazvučni vodomjer koristi samo jedan par sondi (tj. jednu putanju mjerenja akustičnog vala) preko poprečnog presjeka protoka.

Strukturne značajke: Ovaj dizajn je najjednostavniji i relativno jeftin. Dva pretvarača obično su postavljena koso duž promjera cijevi ili duž određene duljine strune, tvoreći jednu akustičnu zraku. Akustični valovi se šire ovom fiksnom stazom, uzvodno i nizvodno, a brzina protoka duž te staze izračunava se metodom prolaznog vremena.

Primjenjivi scenariji: Obično se koristi u cijevima malog promjera ili za očitavanje vodomjera u stambenim zgradama s umjerenim zahtjevima točnosti mjerenja. Budući da je staza akustičnog vala jednostruka, može se učiniti kompaktnijom i nudi veću fleksibilnost instalacije.

2. Višestazni ultrazvučni vodomjer

Višestazni ultrazvučni vodomjeri koriste dva ili više parova pretvarača (npr. dvokanalni, trokanalni ili četverokanalni) instaliranih preko poprečnog presjeka cijevi, stvarajući više putanja akustičnih valova.

Strukturne značajke: Struktura je relativno složena, zahtijeva više pretvarača i sofisticiraniji sklop za obradu signala. Ove staze akustičnog vala obično se raspoređuju duž različitih strujnih smjerova kako bi se povećala pokrivenost ili simulirala raspodjela brzine po presjeku protoka.

Osnovna tehnologija: Vodomjeri s više staza koriste numeričku integraciju ili algoritme ponderiranog prosjeka za sveobuhvatan izračun brzina protoka duž višestrukih staza i određivanje prosječne brzine kroz cijeli poprečni presjek, čime se postiže preciznije mjerenje protoka.

Primjenjivi scenariji: Prvenstveno se koristi u vodoopskrbnim mrežama velikog promjera, trgovačkim prijenosima, visokopreciznim industrijskim mjerenjima i aplikacijama koje zahtijevaju izuzetno visoke omjere smanjenja.

Točnost mjerenja i prilagodljivost režima protoka

Strukturne razlike izravno određuju značajan jaz u točnosti mjerenja i prilagodljivosti režima protoka između dva vodomjera.

1. Ovisnost o raspodjeli brzine

Voda u cijevi ne teče ravnomjerno; umjesto toga, pokazuje profil brzine, obično s velikim brzinama u središtu i niskim brzinama u blizini stijenke cijevi. Na ovaj profil brzine mogu utjecati čimbenici smetnji kao što su uzvodni ventili, koljena i pumpe, što rezultira iskrivljenim protokom.

Ograničenja jednokanalnih mjerača: Jednokanalni mjerači mjere samo brzinu protoka u jednoj točki ili duž linije u poprečnom presjeku. Pretpostavljaju da je stvarna raspodjela brzine u skladu s idealnom raspodjelom brzine (kao što je potpuno razvijen protok) i koriste fiksni korekcijski faktor za pretvaranje brzine putanje u prosječnu brzinu. Nakon što se stvarni uzorak protoka iskrivi, korekcijski koeficijent postaje neučinkovit, što dovodi do oštrog pada točnosti mjerenja. Ovo je najveće usko grlo točnosti jednokanalnog sustava.

Prednosti višekanalnih sustava: prikupljanjem višestrukih uzoraka brzine protoka na različitim lokacijama, višekanalni sustavi mogu u većoj mjeri uhvatiti pravi oblik distribucije brzine protoka. Korištenjem sofisticiranih algoritama numeričke integracije, višekanalni sustavi mogu učinkovito kompenzirati i ispraviti iskrivljene protoke, značajno smanjujući pogreške uzrokovane poremećajima uzorka protoka. Stoga je njihova točnost mjerenja znatno veća nego kod jednokanalnog sustava. Prednost stabilnosti višekanalnih sustava posebno je izražena u uvjetima ugradnje koji nisu idealni (kao što je nedovoljna duljina ravne cijevi).

2. Sposobnost mjerenja smanjenja i niskog protoka

Omjer smanjenja mjeri sposobnost ultrazvučnog vodomjera da održi točnost u širokom rasponu protoka.

Zbog svoje sposobnosti obrade slabih signala i točnog hvatanja distribucije brzine protoka, višekanalni sustavi često imaju veći omjer smanjenja. To znači da mogu održavati stabilno mjerenje pri ekstremno niskim protokima (kao što je Q1 točka protoka), što ih čini vrijednijima za praćenje curenja.

Kada je protok nizak, signal razlike u brzini na putanji zvučnog vala je slab, a na distribuciju brzine lakše utječu temperatura, mjehurići itd. Donja granica točnosti mjerenja je visoka, a omjer raspona je relativno ograničen.