ових зрушень двох ультразвукових коливань, спрямованих по потоку і проти нього (фазові витратоміри).
Інший метод заснований на вимірі різниці частот повторення коротких імпульсів або пакетів ультразвукових коливань, спрямованих одночасно по потоку і проти нього (Частотні витратоміри). p> 2.6 Фазові витратоміри
Якщо коливання поширюються в напрямку швидкості потоку, то вони проходять відстань L за час
В
де а - швидкість звуку в даному середовищі; V - швидкість потоку. При поширенні коливань проти швидкості потоку час
В
Ставлення вельми мало в порівнянні з одиницею (для рідин швидкість звуку 1000 ... 1500 м/с; V = 3 ... 4 м/с), тому з великою ступенем точності можна прийняти
В
У фазових витратомірах фіксується різниця часу
В В
На поверхні трубопроводу розташовані два п'єзоелектричних елемента 1 і 2. П'єзоелемент 1 механічним перемикачем 3 підключено до генератора високочастотних синусоїдальних електричних коливань. П'єзоелемент перетворює електричні коливання в ультразвукові, які направляються в контрольоване середовище через стінки трубопроводу. П'єзоелемент 2 сприймає ультразвукові коливання, що пройшли в рідині відстань L, і перетворює їх у вихідні електричні коливання.
Наявність у схемі механічного перемикача обмежує можливість вимірювання швидко мінливих витрат внаслідок слабкий частоти перемикань (порядку 10 Гц). Це можна виключити, якщо в трубопроводі встановити дві пари п'єзоелементів так, щоб в одній парі випромінювач безперервно створював коливання, спрямовані по потоку, а в іншій - проти потоку. У такому витратомірі на фазометр будуть безперервно надходити два синусоїдальних коливання, фазовий зсув між якими пропорційний швидкості потоку.
2.6.1 Частотно-пакетні витратоміри
Принцип дії цих витратомірів заснований на вимірюванні частот імпульсно-модульованих ультразвукових коливань, що спрямовуються одночасно по потоку рідини і проти нього.
Генератори Г створюють синусоїдальні коливання високої частоти (10 МГц) і подають їх через модулятори М на випромінюючі п'єзоелементи П1 і ПЗ. П'єзоелемент П1 створює спрямовані ультразвукові випромінення (з частотою 10 МГц), які сприймаються п'єзоелементом П2.
В
При нерухомій рідини час поширення випромінювань при відстані L між п'єзоелементами
.
Якщо рідина переміщається по трубі зі швидкістю V, то складова швидкості в напрямку руху ультразвукових коливань дорівнює, отже, час переміщення коливань між п'єзоелементами П1 і П2 по потоку рідини
В
Відповідно час переміщення коливань між п'єзоелементами ПЗ і П4 проти напрямку потоку
.
Модулятор спільно з двома п'єзоелементами і підсилювачем-перетворювачем УП включені в схему періодичного модулювання. Як тільки перші коливання, що надходять на прийомні п'єзоелементи П2 і П4, досягнутий модуляторів, що працюють в тригерній режимі, відбудеться відключення генераторів від п'єзоелементів П1 і ПЗ, і випромінювання ультразвукових коливань припиняється. Воно поновлюється в ті моменти, коли останні ультразвукові коливання перших пакетів досягнуть прийомних п'єзоперетворювачів та генерація останніх електричних коливань припиниться. У ці моменти модулятори знову пропускають електричні коливання від генератора до прийомних п'єзоелементи і процес повторюється. Частота модулювання сигналів залежить від швидкості потоку і напрямки ультразвукових коливань (по потоку або проти нього).
Різниця частот, обумовлена ​​перерахункових схемою ПС, пропорційна швидкості руху рідини:
В
Різниця реєструється приладом РП.
За значенням визначають швидкість потоку і об'ємний витрата:
В
,
де коефіцієнт, що враховує відмінності в усередненні швидкості по площі перетину трубопроводу; внутрішній діаметр трубопроводу.
Різниця частот прямо пропорційна швидкості і не залежить від швидкості поширення звуку в середовищі. Це є перевагою частотного методу, оскільки виключається вплив фізичних параметрів середовища (щільність, температу ра) на свідчення приладу.
якості: відносно висока точність (); широкий діапазон робочих температур (від -200 Вє С до +600 Вє С); можливість вимірювати бистропеременних (пульсуючі) витрати; для заміни та обслуговування не потрібно розгерметизації обладнання (виконання з накладними датчиками); безконтактність вимірювань; відсутність рухомих частин в потоці; відсутність втрат тиску в трубопроводах; немає впливу фізичних факторів середовища на показання приладу (щільність, температур та ін) при частотному методі; широкий діапазон діаметрів трубопроводів (від 6 мм до 6500 мм); найширший діапазон виміру величини витрати (+0,0012985000 м Ві/год).
Недоліки: залежність точності вимірювань від якості стінок трубопроводу.
