Outre l’erreur de mesure du temps provoquée par la qualité du signal d’écho ultrasonore, la méthode de mesure du temps est également un facteur important affectant la précision. Les principales méthodes de mesure du temps incluent le comptage d'impulsions et la corrélation croisée-. En comptage d'impulsions, la résolution du temps de mesure est un facteur direct conduisant àmesureserreur. Étant donné que l'impulsion de synchronisation a toujours une largeur, l'erreur de mesure se produira au cours d'une période d'impulsion.
La méthode de corrélation croisée-calcule la corrélation croisée-entre les signaux se propageant entre deux points pour obtenir le délai entre les deux signaux. En supposant que le signal ultrasonore détecté en un point est z(t) et que le signal qui se propage à un autre point après le temps de retard est y(t), le délai entre les deux signaux peut être calculé par corrélation croisée-.
La formule de calcul de corrélation croisée-est la suivante :
De plus, les débitmètres à ultrasons souffrent également de retards causés par les câbles, les transducteurs, les fentes de montage et les composants électroniques. Ces délais introduisent des erreurs systématiques. Ces erreurs peuvent être surmontées grâce à des tests de retard, à une correction d'étalonnage à débit nul et à une compensation de température et de pression.
La trajectoire de propagation des signaux ultrasonores dans un tuyau change avec la vitesse d'écoulement, conduisant finalement à des imprécisions dans les mesures de temps. La trajectoire de propagation des ondes ultrasonores au sein du fluide n'est pas linéaire, et les trajectoires diffèrent selon que l'écoulement se fait en amont ou en aval. Cette trajectoire de propagation peut être décrite à l'aide de la méthode de traçage de courbe de canal en acoustique géométrique. Sur la base du calcul de Boone et Vermaas, en supposant que la vitesse du son C est constante, l'équation de traçage de la courbe du canal est :
Dans la formule : p(r) est l'angle entre le canal sonore à une distance r de la ligne médiane et la direction de l'axe dans le tuyau ; V est la vitesse superficielle moyenne du canal sonore à une distance r de la ligne médiane et de la section de l'axe dans le tuyau.
Une fois l'emplacement du capteur déterminé, la courbe du canal peut être établie. Puisque V n'est pas constant, le canal présente une forme incurvée et l'angle du canal n'est pas -constant. Le nombre de Reynolds Re et le nombre de Mach Ma déterminent la courbure du canal, qui change avec la distribution de vitesse et augmente en Ma.
Le nombre de Mach dans le tuyau est défini comme :
Ma=V/C
Dans la formule : C est la vitesse du son ; V est la vitesse volumique moyenne du fluide dans le tuyau. Lorsque Ma < 0,1, la trajectoire de propagation des ondes ultrasonores est approximativement une ligne droite ; plus Ma est grand, plus la courbure de la trajectoire de propagation est grande.
Comme le montre la figure, lorsque les ondes ultrasonores se propagent dans le fluide contenu dans la canalisation, leurs chemins de propagation diffèrent selon qu'ils se déplacent avec ou contre le flux, ce qui entraîne des distances parcourues différentes et donc des temps de mesure imprécis.
Du point de vue du signal, une perte d'énergie se produit à la fois au niveau des transducteurs d'émission et de réception, ainsi que lors de la propagation dans les deux sens. Plus la courbure de la trajectoire de propagation est grande, plus le signal d'écho reçu est faible. Si l'angle d'émission du transducteur ultrasonique est inexact, le signal d'écho peut même ne pas être détecté au niveau du transducteur récepteur.
La détection du passage à zéro-détecte le point de passage à zéro-en définissant une tension de seuil. Cependant, en pratique, la détection ne commence qu'après un délai suivant l'arrivée du signal, et ce délai introduit une erreur systématique. De plus, lorsque l'amplitude du signal fluctue, le temps de démarrage obtenu à partir de la détection du passage par zéro avec une valeur fixe changera. Le signal ultrasonore se propageant dans le gaz à l'intérieur d'un tuyau est représenté sur la figure. Lorsque la vitesse du fluide augmente, l'amplitude du signal reçu diminue, ce qui peut amener l'instrument secondaire à détecter différents temps de propagation.
