Dvi srauto matavimo technologijos

Doplerio ir tranzito laiko technologijos yra dvi labai populiarios srauto matuoklių rūšys, skirtos neinvaziniam srauto matavimui užpildytuose vamzdžiuose. Mes linkę painioti šias technologijas, nes jos abi yra ultragarsinės ir abi matuoja srautą naudodamos jutiklius, pritvirtintus prie vamzdžio išorės. Realybėje jos geriausiai veikia priešingose taikymo srityse. Sėkmingas įrengimas priklauso nuo skirtumų supratimo ir teisingo pasirinkimo. Ultragarsas yra garsas, generuojamas virš žmogaus klausos diapazono – virš 20 kHz. Doplerio ir tranzito laiko srauto matuoklių technologijos vadinamos „ultragarsinėmis“, nes jos veikia gerokai virš dažnių ar garso diapazono, kurį mes galime girdėti. Kiekvieno ultragarsinio keitiklio šrdyje yra pjezoelektrinis kristalas. Tai yra stikliniai diskai, maždaug monetos dydžio. Šie kristalai yra poliarizuoti ir išsiplečia arba pulsuoja labai mažai, kai elektros energija yra tiekiama į paviršiaus elektrodus. Pulsuodamas keitiklis skleidžia ultragarsinį spindulį, kurio plotis yra maždaug 5°, kampu, kuris yra pritaikytas efektyviai prasiskverbti pro vamzdžio sieną. Grįžtantis atspindys (slėgio impulsas) veikia antrą pasyvų kristalą ir sukuria elektros energiją. Tai yra Doplerio arba tranzito laiko keitiklio priimamas signalas. Iki šiol abi šios pjezoelektrinės ultragarsinės technologijos atrodo labai panašios. Nenuostabu, kad pasirinkimas gali būti painus. Bet dabar pažvelkime į skirtumus. Transit Time keitikliai paprastai veikia 1–2 MHz dažniais. Aukštesnio dažnio konstrukcijos paprastai naudojamos mažesniuose vamzdžiuose, o žemesnio dažnio – dideliuose vamzdžiuose, kurių skersmuo siekia kelis metrus. Todėl operatoriai turi pasirinkti keitiklių poras/dažnius pagal taikymą.


Transit Time srautmačiai turi turėti keitiklių porą, kurioje kiekvienas keitiklis turi pjezoelektrinį kristalą. Vienas keitiklis perduoda garsą, o kitas veikia kaip imtuvas.



Doplerio keitikliai paprastai veikia 640 kHz iki 1 MHz dažniais ir tinka įvairių skersmenų vamzdžiams. Kaip rodo pavadinimas, srauto matuokliai, matuojantys srauto trukmę, matuoja laiką, per kurį ultragarsinis signalas, perduodamas iš vieno jutiklio, kerta vamzdį ir yra priimamas antruoju jutikliu. „Pulsar Measurement“ gaminami Doplerio srauto matuokliai naudoja vienos galvutės jutiklio konstrukciją, leidžiančią greitai ir paprastai montuoti ant vamzdžių išorės. Vienos galvutės keitiklis turi tiek siunčiančius, tiek priimančius pjezoelektrinius kristalus tame pačiame korpuse.  




Palyginami prieš srovę ir pasroviui atlikti laiko matavimai. Jei srauto nebūtų, perdavimo laikas abiem kryptimis būtų vienodas. Esant srautui, garsas sklis greičiau srauto kryptimi ir lėčiau prieš srautą. Kadangi ultragarsinis signalas kerta vamzdį iki priimančiojo keitiklio, skystyje neturi būti didelės koncentracijos burbuliukų ar kietųjų dalelių, kitaip aukšto dažnio garsas bus silpnas ir per silpnas, kad galėtų pereiti per vamzdį.

Doplerio efektas pirmą kartą buvo užfiksuotas 1842 m. Austrijos fiziko Kristiano Doplerio. Mes visi kasdien girdime Doplerio efekto pavyzdžių. Tai aiškus tono pasikeitimas pravažiuojančio traukinio švilpuko ar lenktyninio automobilio išmetamųjų dujų. Mes girdime šį tono pasikeitimą, arba Doplerio efektą, tik todėl, kad esame nejudantys, o garso siųstuvas – traukinys ar lenktyninis automobilis – yra judantis. Doplerio srauto matuokliai veikia pagal principą, kad garso bangos grįžta į siųstuvą pakeistu dažniu, jei skysčio atšvaitai juda. Šis dažnio poslinkis yra tiesiogiai proporcingas skysčio greičiui. Jis yra tiksliai matuojamas prietaisu, kad būtų apskaičiuotas srauto greitis. Taigi, kad Doplerio matavimas veiktų, skystyje turi būti dujų burbuliukų arba kietųjų dalelių.


Dvi technologijos, vienas sprendimas:

Doplerio srauto matuokliai geriausiai veikia nešvariuose arba aeruotose skysčiuose, pvz., nuotekose ir suspensijose. Tranzito laiko srauto matuokliai veikia su švariais skysčiais, pvz., vandeniu, aliejais ir cheminėmis medžiagomis.