x

Zoek resultaten

Loading...


Ultrasone flowmeters

 

Er zijn twee belangrijke ultrasone meettechnieken. Vroeger was er eigenlijk alleen de dopplertechniek, maar in de voorbije decennia is de looptijdverschilmeting veel populairder geworden. De techniek is betrouwbaarder, biedt een hoge nauwkeurigheid, en is breder toepasbaar.

Doppler meettechniek 

Doppler flowmeters worden alleen voor het meten van vloeistofstromen gebruikt. Elke doppler flowmeter heeft 2 transducers die door een flowcomputer worden aangestuurd. Één van de transducers is een zender van een ultrasoon geluid met een bepaalde frequentie. De andere transducer is een ontvanger. De zendende transducer stuurt het signaal onder een hoek in de leiding. Deeltjes en luchtbelletjes die zich in de vloeistof bevinden reflecteren het geluid. Bewegende deeltjes reflecteren het geluid waarbij de frequentie van het geluid zich wijzigt. Dit wordt het doppler effect genoemd. Het is enigszins vergelijkbaar met het geluid van een toeter van een auto of trein. Wanneer de trein naar je toekomt en een geluidssignaal afgeeft klinkt het geluid hoger dan wanneer de trein zich van de waarnemer verwijdert.

Deze meettechniek is dus afhankelijk van de refelctie van geluid. Om deze debietmeters betrouwbaar te kunnen toepassen zijn er dus deeltjes of gasbelletjes in de vloeistof nodig. Heldere vloeistoffen zonder deeltjes en/of gasbelletjes zijn met deze meettechniek niet of nauwelijks te meten.

Bij dopplerflowmeters wordt aangenomen dat de reflecterende deeltjes en/of gasbelletjes zich met dezelfde snelheid zich voortbewegen als de vloeistof. Dat is misschien wel bijna waar, maar natuurlijk nooit helemaal. Deeltjes zullen doorgaans de neiging hebben uit te zakken, en gasbelletjes willen omhoog. Ook het flowprofiel heeft hier een invloed op. Wanneer er veel reflecties plaatsvinden zal er ook een hoeveelheid secundaire en méérvoudige reflecties zijn. Deze, samen met invloeden van het flowprofiel leidt tot breder frequentiespectrum van het gereflecteerde geluid. Het midden van deze Gausse curve is het punt waar de frequentieverschuiving bepaald wordt.

Al met al levert een doppler flowmeter een meetresultaat op, waarbij men met een 10 % nauwkeurige meting eigenlijk al heel tevreden zou moeten zijn.

3-kanaals US flowmeter

Ultrasone looptijdverschil flowmeter

Wanneer men een rivier afzwemt, met de stroming mee, wordt men meegenomen. Men zwemt "sneller". Tegen de stroming in wordt men vertraagd. Het schuin de rivier overzwemmen met de stroming mee duurt korter dan schuin tegen de stroming in. Hetzelfde gebeurt met geluid. Wanneer dat schuin tegen de stroming in weggezonden wordt duurt het wat langer om de overkant te bereiken dan met de stroming mee. Het gemeten looptijdverschil is proportioneel met de medium snelheid. Zie: het looptijdverschil is de relevante waarde. Niet de geluidsnelheid (de Velocity Of Sound, VOS), niet de temperatuur, niet de druk, niet de viscositeit, enz. Alleen het looptijdverschil!

Dit is de theorie, en veelal ook de praktijk. Bij opklembare ultrasone flowmeters (hierbij worden de transducers aan de buitenzijde van de leiding aangebracht) zijn er nog wel wat zaken waarop gelet moet worden. Tijd is met moderne elektronica nauwkeurig te meten, en dit is één van de redenen van de huidig populariteit van dit type flowmeter.

Looptijdverschil flowmeters worden toegepast voor zowel vloeistoffen als gassen. De eerste looptijdverschil flowmeters waren gebaseerd op een enkel geluidspad. Later werden 2-kanaals instrumenten geïntroduceerd en weer wat later 3-kanaals instrumenten. Tegenwoordig zijn er ook 4-, 5-, 6-, 8-, 12-, 15-, 18- en zelfs 32-kanaals ultrasone flowmeters. De meerkanaals ultrasone flowmeters zijn er ook voor ijkwaardig verkeer (metingen waarover verrekend wordt).

Als wij het in het vervolg hebben over ultrasone flowmeters, hebben wij het over looptijdverschil flowmeters.

 
flowmeter