Archiwum - SENSORY 25

Archiwum - SENSORY 25

 Przeplywomierze ultradzwiekowe
wykorzystuja efekt Dopplera lub efekt zmiany czasu propagacji miedzy nadajnikiem i odbiornikiem fali ultradzwiekowej w medium, w zaleznosci od szybkosci jego przeplywu. Moga pracowac na rurociagach o srednicy do 200 cm.
Typowy zintegrowany przeplywomierz ultradzwiekowy ma ksztalt wydluzonego prostopadloscianu ktory wprost montuje sie na rurociagu co jest ogromna zaleta. Miejsca gdzie przylegaja piezoelektryczne nadajniki - odbiorniki ultradzwiekowe musza byc oczyszczone. Nieinwazyjny sposob montazu jest ogromna zaleta oszczedzajaca czas i koszty.  Sa one takze dosc trwale. Pomiar w ogole nie zakloca przeplywu.

Przeplywomierz mierzacy roznice czasow propagacji fali ultradzwiekowej pracuje impulsowo. Sensory sa uzywane naprzemiennie i mierzona jest roznica czasow przejscia fali ultradzwiekowej przez plynace rurociagiem medium. Sensory sa kierunkowe o kacie stozka emsji - odbioru około 5 stopni. Przy braku przepływu medium czasy przejscia fali w obu kierunkach sa oczywiscie  jednakowe. Gdy fala rozchodzi sie przeciwnie do kierunku płynacej cieczy, predkosc propagacji jest mniejsza niz w kierunku zgodnym z ruchem cieczy. Z tego wynikają mierzone różnice czasów propagacji i predkosc przeplywu medium V  wynosi, V = ( t1 - t2 ) / ( t1t2 ) / ( 2 cos Fi) , gdzie Fi to kat miedzy odcinkiem laczacym sensory a linia rurociagu.

Paczka nadawcza typowo zawiera 8-16 pelnych sinusoid o czestotliwosci 0.5-10Mhz a typowo 1-2Mhz. Im wieksza srednica rurociagu tym z reguly  mniejsza czestotliwosc fali ultradzwiekowej Oczywiscie im wieksza jest dobroc sensora piezoelektrycznego tym dluzsza musi byc paczka impulsow wzbudzajacych nadajnik. Mierzone roznice czasow propagacji sa niewielkie. Mozna je mierzyc szybko taktowanymi licznikami albo stosowac analogowe interpolatory czasu jak chocby podwojny noniusz elektroniczny tam gdzie wymagania sa wysokie.    

Effect Dopplera zostal odkryty w 1842 przez austriackiego fizyka Christiana Dopplera, ktory zauwazyl roznice tonow ( czyli czestotliwosci ) gwizdka parowozu w zaleznosci od tego czy parowoz sie zblizal czy oddalal od obserwatora. Sensor nadawczy i odbiorczy sa umieszczone blisko siebie. Odbiornik odbiera fale odbita od przeciwleglej scianki rurociagu lub przez zanieczyszczenia ( takze pecherzyki ) plynace razem z medium. Ten rodzaj przeplywomierza nadaje sie do brudnych mediow. 
Przeplywomierz dopplerowski pracuje z fala ciagla. Sygnal z sensora odbiornika miesza sie z czestotliwoscia nadajnika otrzymujac sygnal o malej czestotliwosci proporcjonalnej do szybkosci przeplywu medium. Sygnal ten dopiero trzeba poddac dalszej obrobce.

Przeplymomierz ultradzwiekowy tak jak kazdy inny sensor uzyty w systemie automatyki powiniem miec standardowy interfejs. Moze miec takze wyjscie impulsowe, gdzie impuls odpowiada okreslonej ilosci medium.

Pierre Curie odkryl zjawisko piezoelektryczne w 1880 roku. Po tym jak w latach piecdziesiatych  szeroko zaczeto stosowac piezoelektryczne wkladki gramofonowe nastapila ogromna popularyzacja sensorow. Sensory piezoelektryczne uzywane sa do pomiaru cisnienia, przyspieszenia, naprezenia , sily i temperatury. Sa osobnym rozwijajacym sie tematem. Niezastapione w elektronice sa rezonatory kwarcowe i filtry piezoelektryczne dla radiowych  torow FM i AM  i z fala powierzchniowa SAW dla odbiornikow telewizyjnych
Zasade dzialania systemu podwojnego noniusza elektronicznego objasniono przy pomiarze odleglosci.