Þegar þú notar-flugtíma-ultrasonic flæðimælirtil að mæla flæðishraða er nauðsynlegt að vita meðalhraða gassins sem streymir í gegnum rörið. Helst mælir úthljóðsflæðismælirinn samtímis vökvahraðann á óendanlega mörgum punktum meðfram pípuþverskurðinum, reiknar síðan veginn meðalhraða til að fá rúmmálsmeðalhraða vökvans innan pípunnar. Þessi mælingarregla gerir ráð fyrir að vökvinn í pípunni starfi við ákjósanleg flæðisskilyrði. Tilraunaniðurstöður sýna að í góðu flæðisviðsumhverfi getur mælinákvæmni eins-rásar úthljóðsrennslismælis náð 0,5%.
Hins vegar, ef einrásar úthljóðsflæðismælirinn er settur upp 19D aftan við eina 90 gráðu beygju, mun mæliskekkjan fara yfir 4%; ef það er sett upp 78D niðurstreymis getur mæliskekkjan orðið 2% til 2,2%. Þessar tilraunir sýna fram á að breytingar á ó-hugsjónaflæðisviðinu hafa veruleg áhrif á mælingarnákvæmni. Jafnvel með mörgum rásum sem eru raðað í úthljóðsrennslismælingarpípunni til að fá hraðaupplýsingar yfir allan flæðiþverskurðinn, eru ófullkomnar upplýsingar um hraða enn til staðar og ósamræmi verður áfram á milli mældrar niðurstöðu og raunverulegs hraða. Munurinn er lítill, en mælingarnákvæmni er mun betri en eins-rásar úthljóðsrennslismælis. Þessi bók tekur einnig fjölrása mælingaraðferðina sem rannsóknarefni til að leysa þetta vandamál. Þess vegna, í því ferli að þróa ultrasonic flæðimæla og nota flæðimæla í reynd, er nauðsynlegt að borga eftirtekt til áhrifa uppsetningarstöðunnar á raunverulegt flæðisviðið og reyna að tryggja að vökvinn í pípunni geti þróast að fullu þegar hann nær inntak flæðimælisins.
Vegna þess að flæðisástandið ákvarðar mælingar- og mælingarnákvæmni úthljóðsrennslismæla, og flæðisástandið fer eftir mörgum þáttum, er nauðsynlegt að íhuga vandlega hvort mæliskilyrði standist hönnunarkröfur við þróun og notkun ultrasonic flæðimæla [21]. Ráðlögð uppsetningarskilyrði eru að lengd andstreymis beina pípunnar á ultrasonic flæðimælirinn sé ekki minna en 10D og lengd niðurstreymis beinu pípunnar er ekki minna en 5D.
Tilvist uppsetningaráhrifa gerir það erfitt að ná stöðugu vökvaflæði. Í beinni pípuskipulagi með fullþróuðu flæði er hægt að tákna hraðasniðið og dreifingu með reynsluformúlum. Þess vegna, svo framarlega sem uppsetningarskilyrðin eru tryggð, er auðvelt að uppfylla kröfur um mælingarnákvæmni ultrasonic flæðimæla, hvort sem er á rannsóknarstofu eða sambærilegu raunverulegu sviði. Hins vegar, í iðnaðarumhverfi, eru ýmsir truflunarþættir til staðar og raunveruleg mælingarskekkja úthljóðsflæðismæla verður stærri en metin mæliskekkju! Mælt gildi yfirborðsmeðalhraða V eða V í pípurásinni og reiknað gildi meðalhraða V a í pípunni hafa bæði mælióvissu. Órói vísar til mælióvissu Va eða V. Þótt hægt sé að nota hraðaleiðréttingarstuðul K til að leiðrétta meðalhraða í pípunni, mun misræmið milli raunverulegs rennslis og hönnunaraðstæðna leiða til umtalsverðra mæliskekkna. Soðnir flansar, flansútskot nálægt uppsetningarstað ultrasonic transducer og dælur og lokar uppsettir andstreymis eru allir truflunarþættir á flæðisviðinu, sem valda verulegum breytingum á hraðasniðinu og leiða til stórra villna í hraðaleiðréttingarstuðlinum, og standast þannig ekki hönnunarmarkmið og kröfur.
Geislahraðahlutinn sem er til staðar í ókyrrðinni er mikilvægasti áhrifaþátturinn í úthljóðsrennslismælingu. Helsta orsök geislahraðahlutans er aukaflæði sem stafar af beygju í pípunni. Þegar vökvinn í pípunni rennur undir beygjuástandi er flæðisástandið í óstöðugu ástandi vegna miðflóttakraftsins. Þetta óstöðugleikavandamál er kallað Dean stöðugleikavandamálið [91]. Beygjan sem veldur Dean stöðugleikavandanum er sýnd á mynd 2.5. Ásflæðið í pípunni er kallað aðalrennsli og geislaflæðið sem myndast í beygjunni er kallað aukaflæði. Ástæðan fyrir aukaflæðinu er sú að sveigjan innri og ytri hliðar beygjunnar er mismunandi. Þegar vökva ör-þættirnir hreyfast inn, verkar miðflóttakrafturinn á þversnið pípunnar og myndar kraftsvið. Þetta kraftsvið mun knýja örfljótandi{10}}örefnin til að mynda geislamyndahreyfingu. Hægt er að tákna styrk aukaflæðisins með deildarforsetanúmeri D, það er:
Í formúlunni: Vumer meðalflæðishraði milli veggjanna tveggja; D er innra þvermál pípunnar; u er hreyfiseigjan; og R er beygjuradíus pípunnar. Því hraðar sem flæðishraðinn er, því minni beygjuradíus R í pípunni og því meiri er styrkleiki aukaflæðisins sem myndast.
Áhrif uppsetningaráhrifa og geometrísk villa á tækishúsi
Meðal hinna ýmsu þátta sem hafa áhrif á mæliskekkju ultrasonic flæðimæla eru mikilvægustu uppsetningaráhrif flæðisviðsins og seinkun á merkjum. Við þróun og notkun hafa þættir eins og þvermál pípa og azimuthorn uppsetningar einnig áhrif á nákvæmni flæðismælinga. Í raunverulegu iðnaðarumhverfi, vegna uppsetningaráhrifanna, er vökvaflæði sjaldan stöðugt og ýmsar sveiflur eru óhjákvæmilega á flæðisviðinu. Þessar sveiflur hafa áhrif á nákvæmni flæðismælinga, eins og áður var greint.
Meðan á mælingarferlinu stendur verða úthljóðsslóðin og þversniðsflatarmálið á úthljóðsflæðimælispípuskelinni að vera stöðugt. Breytingar á hitastigi og streitu munu valda samsvarandi breytingum á þversniði pípunnar, sem leiðir til breytileika í dreifingu vökvahraða og þar af leiðandi ónákvæmrar hraðamælingar. Mælingvillan er í réttu hlutfalli við skekkjuna í þversniðsflatarmáli pípunnar. Þetta á sérstaklega við um þjappanlega lofttegunda miðla, þar sem áhrif hitastigs og streitubreytinga eru enn alvarlegri.
Meðan á þróunarferlinu stendur er erfitt að raða transducerunum í samræmi við raunverulegt pípuþvermál á staðnum. Hins vegar, ef ekki er hægt að setja ultrasonic transducers upp nákvæmlega í samræmi við þvermálsstöðu, mun nákvæmni flæðismælinga einnig hafa áhrif. Staðsetningarvilla transducersins hefur aðallega áhrif á útbreiðsluleið L úthljóðsbylgjunnar. Til viðbótar við erfiðleikana við að ákvarða uppsetningarstöðu transducersins meðan á þróunarferlinu stendur, mun hitauppstreymis- og samdráttaráhrif mælipípuskelarinnar við hitabreytingar einnig valda því að fjarlægðin milli transducersins færist örlítið til og veldur þar með staðsetningarvillu transducersins. Þegar útfellingar eru á innra yfirborði pípuveggsins á úthljóðsrennslismælinum verður þversniðsflatarmál pípunnar minni, sem leiðir til aukningar á vökvahraða, sem mun einnig valda mæliskekkju á flæðismælingargildinu. Tilvísun [96] sýnir að í 300 mm þvermál ultrasonic flæðimælir, ef 0,4 mm þykkar útfellingar eru festar við innra yfirborð pípunnar, mun það koma ±0,51% mæliskekkju til ultrasonic flæðimælisins.
