유체의 기포의 존재는 초음파 유량계의 측정에 어떤 영향을 미칩니 까?
노련한 초음파 유량계 공급 업체로서 고객의 많은 기술 문의를 받았습니다. 자주 발생하는 일반적인 질문 중 하나는 유체에 기포의 존재가 초음파 유량계의 측정에 어떻게 영향을 미치는지입니다. 이 블로그 게시물에서는이 주제에 대해 자세히 살펴보고 고품질 초음파 흐름 미터를 제공 할 수있는 메커니즘과 우리가 제공 할 수있는 솔루션을 탐구합니다.
초음파 유량계의 원리 이해
거품의 영향을 논의하기 전에 초음파 유량계의 작동 방식을 이해하는 것이 필수적입니다. 초음파 유량계는 유체에서 전파되는 초음파 파의 시차를 측정하는 원리에서 작동합니다. 두 가지 주요 유형의 방법에는 대중 교통 시간 방법과 도플러 방법이 있습니다.
대중 교통 시간 방법에서는 파이프의 반대쪽에 2 개의 초음파 변환기가 설치됩니다. 하나의 트랜스 듀서는 송신기 역할을하며, 유체를 가로 질러 초음파 파를 보내고, 다른 트랜스 혈관은 수신기로 보냅니다. 초음파 웨이브가 상류 및 하류로 이동하는 데 걸리는 시간이 측정됩니다. 유체의 유속은 이들 통과 시간의 차이에 기초하여 계산된다.
반면에 도플러 방법은 입자 또는 기포와 같은 산란을 함유하는 유체의 흐름을 측정하는 데 사용됩니다. 초음파 파가 이러한 산란기에 닿으면 반사 파의 빈도가 도플러 효과로 인해 변화합니다. 유속은이 주파수 이동을 분석하여 결정됩니다.
환경에 대한 거품의 영향 - 시간 초음파 유량계
신호 감쇠
유체의 기포는 상당한 신호 감쇠를 유발할 수 있습니다. 초음파 파는 기포에 흩어져 흡수됩니다. 초음파가 거품이 발생하면 파도의 일부가 뒤로 반사되고 일부는 거품에 의해 흡수됩니다. 결과적으로, 트랜스 듀서에 의해 수신 된 초음파 신호의 강도는 감소된다. 기포의 농도가 충분히 높으면, 수신 된 신호가 너무 약해되어 정확하게 측정하기에는 측정 오류 또는 완전한 신호 손실이 발생할 수 있습니다.
다중 반사
기포는 또한 유체 내에서 초음파 파의 여러 반사를 유발할 수 있습니다. 이러한 다중 반사는 간섭 패턴을 생성하여 비행 측정 시간을 왜곡 할 수 있습니다. 간섭으로 인해 유량계가 초음파의 실제 전송 시간을 정확하게 결정하기가 어려워서 흐름 측정이 부정확합니다.
난기류 효과
기포의 존재는 종종 유체 내의 난류 흐름 조건을 나타냅니다. 난기류는 유체 속도와 방향의 변동을 일으킬 수 있으며, 이는 측정을 더욱 복잡하게 만듭니다. 난류 흐름에서, 초음파파는 경로를 따라 다른 지점에서 가변 유체 속도를 발견하여 일관성이없는 통과 시간 측정을 초래할 수 있습니다.
Doppler 초음파 유량계에 대한 기포의 영향
거짓 산란
도플러 초음파 유량계는 기능을 수행 할 산란 (예 : 기포)의 존재에 의존합니다. 그러나 과도한 수의 거품 또는 비 - 균일 한 기포 분포는 문제를 일으킬 수 있습니다. 기포가 너무 많으면 도플러 신호에서 "노이즈"효과를 만들 수 있습니다. 유량계는 이러한 추가 반사를 유효한 산란으로 잘못 해석하여 부정확 한 흐름 판독 값을 초래할 수 있습니다.
거품 크기 및 분포
거품의 크기와 분포도 중요한 역할을합니다. 더 큰 기포는 도플러 신호를 지배 할 수있는 더 많은 초음파 에너지를 반사하는 경향이 있습니다. 기포 크기 분포가 일관되지 않으면 도플러 주파수 이동이 크게 다를 수 있으므로 유량계가 유속을 정확하게 추정하기가 어려워집니다.
솔루션 및 완화 전략
거품 분리
기포의 영향을 완화하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 초음파 유량계 상류에서 기포 분리기를 설치하는 것입니다. 기포 분리기는 중력이나 원심력과 같은 물리적 원리를 사용하여 기포를 유체에서 분리하는 장치입니다. 유량계에 도달하기 전에 기포를 제거함으로써 측정의 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
흐름 컨디셔닝
유량계 상류로 유량 컨디셔너를 설치하면 난기류를 줄이고보다 균일 한 흐름 프로파일을 보장 할 수 있습니다. 흐름 컨디셔너는 흐름을 곧게 펴서서 초음파 전파에 대한 난류의 영향을 최소화합니다. 이로 인해 대중 교통 시간과 도플러 초음파 흐름 미터의 정확도가 향상 될 수 있습니다.
적절한 유량계 유형 선택
유체의 특성과 기포의 예상되는 존재에 기초하여, 적절한 유형의 초음파 유량계를 선택해야한다. 비교적 농도가 낮은 기포가있는 유체의 경우, 통과 - 시간 초음파 유량계가 좋은 선택 일 수 있습니다. 그러나, 농도가 높거나 산란기가있는 유체의 경우 도플러 초음파 유량계가 더 적합 할 수 있습니다.
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결론
유체에 기포의 존재는 초음파 흐름 미터의 측정 정확도에 중대한 영향을 줄 수 있습니다. 그러나 이러한 효과의 메커니즘을 이해하고 적절한 솔루션을 구현함으로써 이러한 영향을 최소화하고 정확하고 신뢰할 수있는 흐름 측정을 보장 할 수 있습니다.
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참조
- 베이커, RC (2000). 흐름 측정 핸드북 : 산업 설계, 운영 원리, 성능 및 응용 프로그램. 케임브리지 대학교 출판부.
- ISO 11631 : 1996. 닫힌 도관에서의 유체 흐름 측정 - 초음파 통과 - 액체 흐름을위한 시간 미터.
- 미국 석유 연구소. (2015). 석유 측정 표준의 API 매뉴얼 - 5.6 장 - 액체 탄화수소를위한 초음파 유동 계량.