Акустические (ультразвуковые) расходомеры

Акустическими называются расходомеры, основанные на измерении того или иного эффекта, возникающего при проходе колебаний через поток жидкости или газа и зависящего от расхода. Почти все применяемые на практике акустические расходомеры работают в ультразвуковом диапазоне частот (выше 20000Гц – т.е. за пределами слышимости человеком) и поэтому называются ультразвуковыми.

Большинство промышленных ультразвуковых расходомеров используют эффекты, основанные на перемещении акустических колебаний движущейся средой. Они служат для измерения объемного расхода, потому что эффекты, возникающие при прохождении акустических колебаний через поток среды (жидкости или газа), связаны со скоростью перемещения среды. На рис. 12 показаны первичные преобразователи (A и B) ультразвуковых расходомеров, направление распространения акустических волн показано пунктиром.

Рис.12 Схема ультразвукового расходомера.

В таких расходомерах применяют два метода – фазовый и частотный. Первый основан на измерении разности фаз двух ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него. Сигнал, излучаемый датчиком А доходит до датчика В быстрее чем в обратном направлении, так как в первом случае поток увеличивает его скорость, тогда как во втором случае – уменьшает. Следовательно время прохождения сигнала от А к В ( ₁) меньше чем от В к А ( ₂). Разность времён является разностью фаз двух ультразвуковых колебаний и пропорциональна скорости потока v и расходу Q.

где L – расстояние между акустическими преобразователями; а – скорость распространения звука в данной неподвижной среде.

В частотных расходомерах используется зависимость запаздывания ультразвуковых импульсов (или пакетов импульсов) посланных по потоку и против него от расхода.