O princípio de medição do medidor de fluxo de canal aberto ultrasônico baseia-se na combinação de propriedades de propagação ultrasônica e princípios de mecânica dos fluidos, para alcançar o cálculo preciso do fluxo através de medição sem contato, o seu núcleo pode ser dividido em medição de nível de líquido e conversão de fluxo dois pontos chave:
I. Medição do nível de líquido: tecnologia de medição de distância de eco ultrasônico
O medidor de fluxo emite pulsos sonoros de alta frequência (frequência geralmente de 50-200kHz) verticalmente para a superfície do líquido através de uma sonda de ultra-som, que se propaga no ar a uma velocidade de 331,4 + 0,6 tm / s (t é a temperatura ambiente) e reflete-se de volta à sonda após entrar em contato com a superfície do líquido. Medindo a diferença de tempo entre emissão e recepção Δt, em combinação com a velocidade sonora v, o dispositivo calcula a distância da sonda à superfície do líquido D = v × Δt / 2. Por exemplo, em um ambiente de 25 ° C, a velocidade do som é de 346,4 m / s, e se Δt for de 1 ms, então a altura do nível do líquido D = 0,1732 m. Para eliminar o erro de altura da instalação, o dispositivo precisa predefinir a sonda para a distância de referência L do "nível zero", o nível final do líquido H = L-D, resolução de até 1 mm, precisão ± 3 mm.
Conversão de fluxo: modelo de relação nível de água do reservatório - fluxo
O fluxo de canal aberto é não linear com o nível do líquido e o nível do líquido deve ser convertido em fluxo através de tanques padrão (por exemplo, tanques de Basher, tanques triangulares e tanques retangulares). Por exemplo, a largura da garganta b determina o coeficiente de fluxo, a fórmula de experiência Q = C × H incorporada no dispositivo (Q é o fluxo, C é o coeficiente da garganta, n é o índice), o fluxo é calculado automaticamente pelo nível H em tempo real. Por exemplo, um tanque de Basher com uma largura de garganta de 0,3 m, quando o nível do líquido é de 0,5 m, o fluxo Q≈0,15 m³/s. Para tanques não padrão, a curva nível-fluxo deve ser estabelecida através da calibração de campo para garantir a precisão da medição.
Tecnologia multicanal: melhorar a precisão da medição de fluxos complexos
Em grandes canais abertos, o fluxo de água pode ter um vórtice ou uma distribuição desigual da velocidade do fluxo, quando a tecnologia de medição por ultra-som multicanal é usada. Medir simultaneamente a velocidade de fluxo de cada canal instalando vários pares de sondas em diferentes alturas de canal, calculando a velocidade de fluxo média em seção usando um algoritmo de média ponderada e combinando os dados de nível de líquido para obter o fluxo. A tecnologia reduz o erro de medição de 5% para menos de 1% em mono, especialmente em canais largos ou em estados não cheios.