Ajavahe meetod – ultraheli voolumõõturi tööpõhimõte
Lennuaeg--ultraheli gaasivoolu mõõtmise tehnoloogia, mis on oluline osaultraheli voolumõõturi tööpõhimõte, arvutab aksiaalse keskmise kiiruse Vz piki helikanali ja telje moodustatud tasapinda, mõõtes ultrahelilainete levimiseks gaasikeskkonna alla- ja ülesvoolu suunatud aja erinevust.
Ultrahelilainete alla- ja ülesvoolu liikumiseks kuluv aeg on erinev. Allavoolu aeg ja tagasipööramise aeg on:
Arvestamata toru sisekeskkonna mõju helikiirusele, on pindala{0}}keskmise voolukiiruse võrrand järgmine:
Vs=L / (2cosφ) · (tU - tD) / (tD · tU) (2,4)
Mõõtes allavoolu ultrahelilaine transiidiaega tD ja ülesvoolu ultrahelilaine transiidiaega tU, saab arvutada ajavahe ülesvoolu ja allavoolu ultrahelilaine transiidiaegade vahel:
Δt=tU - tD (2,5)
Transiidi-aja meetodi abil saab mõõta pindala-keskmist voolukiirust ühel akustilisel teel. Erinevate akustiliste radade kiiruse jaotuse põhjal saab vastavaid algoritme kasutada keskmise voolukiiruse arvutamiseks kogu ristlõike ulatuses. Seda voolukiirust nimetatakse ka hulgi-keskmiseks voolukiiruseks V.
Mõõtes üles- ja allavoolu ultrahelilaine transiidiaegade vahelist ajavahet ning arvutades torus oleva vedeliku keskmise voolukiiruse (kogukiirus) V, nimetatakse seda voolumõõtmismeetodit transiidi{0}}aja ultrahelivoolu mõõtmise meetodiks. Voolumõõturid, mis kasutavad torudes oleva vedeliku mahulise vooluhulga mõõtmiseks transiidi-aja ultrahelivoolu mõõtmise meetodit, nimetatakse transiidi-aja ultrahelivoolumõõturiteks.
Suhe trajektoori-keskmise voolukiiruse, mida mõõdetakse transiidi-aja ultraheli vooluhulgamõõturiga, ja koguhulga-keskmise voolukiiruse toru sees vahel on:
K=V / Vs (2,6)
Kus K nimetatakse kiiruse parandusteguriks. Kiiruse parandustegur tuletatakse kiiruse jaotusprofiili matemaatilisest mudelist läbi voolumõõturi mõõteosa.
Torusiseste gaasivoolu tingimuste põhjal saab tuletada kiiruse parandusteguri. Valemitest (2.4) ja (2.6) saab torus oleva gaasi -keskmise voolukiiruse:
V=KV (2,7)
Teisendamine mahuvoolukiiruseks võrrandi (2.7) abil:
qv=AV (2,8)
Kus A on toru{0}}ristlõike pindala.
Pärast mahulise vooluhulga rõhu ja temperatuuri kompenseerimist saab massivoolukiiruse saada:
qm=ρ0 · (P / P0) · (T0 / T) · (1 / Z) · qv (2,9)
kus Z on gaasi kokkusurutavustegur; P0 ja P on vastavalt rõhuparameetrid standardtingimustes ja tegelikes tingimustes; T0 ja T on vastavalt temperatuuri väärtused standardtingimustes ja tegelikes tingimustes; ρ0 on gaasikeskkonna tihedus standardtingimustes.
Pärast voolukiiruse saamist saab arvutada voolukiiruse läbi teatud läbimõõduga toru antud ajaperioodi jooksul. Voolukiirus F läbi toru 1 tunni jooksul on:
F=(3,6 × 10³ × π × V × D²) / 4=3.6 × 10³ × π × D³ × (1/tD - 1/tU) × 1/sin(2φ) (2,10)
