Un débitmètre de gaz à ultrasons -qu'est-ce qu'un débitmètre à ultrasonsLes appareils les plus couramment utilisés dans les gazoducs - sont un débitmètre installé sur un pipeline transportant du gaz en circulation et mesurant le débit de gaz en utilisant le principe des ultrasons. Un débitmètre de gaz à ultrasons à canal unique-est un appareil équipé d'un seul canal ; un débitmètre de gaz à ultrasons multi-canaux possède deux canaux ou plus. Le principe de base du débitmètre de gaz à ultrasons pour mesurer la vitesse d'écoulement est de calculer les paramètres de base du fluide gazeux, tels que la vitesse, le débit et la densité, en mesurant le temps de propagation des ondes ultrasonores dans le milieu gazeux.
Analyse du principe de fonctionnement de la mesure du débit de gaz par ultrasons à différence de temps-
La-méthode de différence de temps pour la mesure du débit de gaz par ultrasons -, un principe souvent référencé dans leDéfinition du débitmètre à ultrasons- détermine la vitesse moyenne du gaz le long du canal sonore en utilisant la différence de temps de propagation entre deux signaux ultrasoniques se propageant dans la même direction et dans la direction opposée. Lorsque les ultrasons se propagent dans un milieu gazeux en écoulement, leur vitesse change avec la vitesse du gaz. Plus précisément, la vitesse de propagation des ultrasons évolue dans le même sens que la vitesse du gaz : lorsque la vitesse du gaz augmente, la vitesse des ultrasons se propageant dans le même sens augmente également ; à l’inverse, si la vitesse du gaz augmente dans le sens opposé à la propagation des ultrasons, la vitesse des ultrasons diminuera en conséquence.
Structure de base du capteur de débit de tuyau à ultrasons
Comme le montre la figure 2.1 -, unDiagramme schématique du débitmètre à ultrasons- deux transducteurs ultrasoniques (appelés sondes ou transducteurs) capables à la fois de transmettre et de recevoir des impulsions ultrasonores sont intégrés dans un ou les deux côtés du tuyau. Le chemin réel du signal ultrasonore entre les deux transducteurs est appelé canal sonore, ainsi une paire de transducteurs constitue un canal sonore. Les transducteurs sont séparés du milieu fluide par une membrane insonorisante-ou une section de paroi de conduit acoustique. Sur un seul-canaldébitmètre à ultrasons, le guide d'onde entre les deux transducteurs ultrasoniques coupe l'axe de l'équipement.
Comme le montre la figure 2.1, le diamètre du tuyau est D et la longueur de la ligne droite-entre les faces d'extrémité des deux transducteurs A et B intégrés des deux côtés du tuyau est la longueur du canal L (également appelée trajet sonore L). Sa relation avec le diamètre D est la suivante :
Dans la formule : Φest l'angle d'inclinaison du canal sonore, qui est l'angle entre le canal sonore et l'axe du tuyau. L'angle d'inclinaison du canal sonore est également l'angle d'incidence de l'onde ultrasonore.
L'angle d'incidence - souvent discuté dans leStructure du débitmètre à ultrasonsainsi que dans leSchéma fonctionnel du débitmètre à ultrasons- est affecté à la fois par la vitesse du son dans le fluide et par la vitesse du son dans le coin acoustique et le matériau de la paroi du tuyau. Cependant, la variation de la vitesse du son avec la température est généralement plus faible pour les matériaux solides que pour les matériaux gazeux. Lorsque le changement de température est faible, l'influence du coin acoustique et du matériau de la paroi du tuyau sur la précision des mesures peut être ignorée ; cependant, lorsque la plage de changement de température est large, des corrections doivent être apportées pour tenir compte des changements importants de vitesse du son dans le matériau du coin acoustique et des parois des tuyaux.
Un transducteur avec un angle d'incidence de 30 degrés a une transmission élevée, une faible perte d'énergie et une faible tension d'excitation, ce qui le rend adapté aux débitmètres à ultrasons portables où l'alimentation CA n'est pas pratique. Un transducteur avec un angle d'incidence de 45 degrés a une transmission plus faible, mais la taille du cristal du transducteur peut être augmentée pour augmenter la tension d'excitation, ce qui le rend adapté aux débitmètres à ultrasons stationnaires ou à ceux qui peuvent utiliser une alimentation secteur.
