Page 297 - 4679

Перетворювач електроакустичний - це пристрій, який перетворює електричну
енергію в акустичну (енергію пружних коливань середовища) і назад.
Перетворювачі електроакустичні, використовуються в первинних ультразвукових
перетворювачах витрати, є передавачами і приймачами ультразвукових хвиль.
Пристрій обробки сигналів - це пристрій,який здійснює генерацію сигналів, що
надходять на перетворювач; обробку сигналів, що надходять з перетворювачів
електроакустичних; формування стандартного вихідного сигналу, пропорційного
вимірюваній витраті [36, 37].
Методи вимірювань середньої швидкості уздовж акустичного шляху. Відомо
кілька методів використання ультразвукових коливань для вимірювання витрат нафти і
газу. Один з них, так звана фазова, заснована на тому, що при поширенні звукової хвилі
в середовищі час її проходження від джерела до приймача визначається не тільки
швидкістю поширення звуку в середовищі, але і швидкістю руху самого середовища
(рис. 5.163).

d - довжина шляху між випромінювачами (акустичний канал); L - проекція довжини
акустичного каналу на лінію, паралельну осі трубопроводу.
Рисунок 5.163 – Ультразвуковий витратомір

Якщо звукова хвиля спрямована по руху потоку - швидкості їх складаються, якщо
проти потоку - то віднімаються. Різниця часу проходження звуку по напрямку потоку і
проти нього пропорційна швидкості потоку, отже і витраті плинної рідини.
Середня швидкість потоку уздовж акустичного шляху може бути визначена
шляхом прямого вимірювання часу проходження ультразвукового імпульсу по
напрямку і проти напрямку руху потоку газу (імпульсним методом), а також з
використанням фазового або частотного методу.
Акустичний шлях - це траєкторія руху акустичного імпульсу між
електроакустичними перетворювачами в потоці газу або рідини.
Акустичний канал - це сукупність вимірюваного середовища і пари
електроакустичних перетворювачів, передавальних сигнали за допомогою
ультразвукових коливань.
Фазовий метод заснований на вимірюванні фазових кутів (ультразвукова хвиля
поширюється в рідині або газі під деяким кутом до осі трубопроводу) двох постійних
ультразвукових коливань з частотою ω і їх фазових зрушень, що виникають від різниці
часу проходження цими коливаннями однієї і тієї ж відстані по потоку і проти нього.
Циклічна частота, в залежності від частоти коливань, визначається за формулою:
ω=2πƒ, (5.58)
де ω - циклічна частота, рад/с; ƒ - частота 1/с.
При проходженні ультразвуковим імпульсом однієї і тієї ж відстані по потоку і
проти нього фазові кути приймуть значення:
= = 2 і = = 2 , (5.59)
1
2
1
2
1
2
де і – фазові кути, рад.
2
1
Середня швидкість потоку рідини або газу уздовж акустичного шляху має вигляд:
296