La Theorie derriere les Debitmetres Ultrasoniques
Partout dans le monde, les utilsateurs et les specialistes du mesurage de debit utilisent les techniques non-invasives pour etablir des mesures de debit en utilisant des debitmetres ultrasoniques ou a pince. Les deux technologies les plus communes utilisees sont celles a temps de transit fixe (ou "temps de vol") et doppler. La pince a temps de transit sur les compteurs utilisent la difference dans le temps pour une impulsion ultrasonique pour circuler dans la direction du debit et a contre-courant. Quand la velocite est nulle, le temps de transit d'une impulsion ultrasonique est le meme dans les directions ascendantes et descendantes. Avec l'ecoulement, l'impulsion sonique ascendante circulera a un rythme plus lent que celui de l'impulsion. Quand les debits de l'ecoulement augmentent encore plus, le temps de transit differentiel augmente de facon lineaire. Comme la section transversale est deja connue, le produit de la velocite (temps de transit differentiel) et la surface equivaut au flux velometrique.Il est largement accepte que les dispositifs de mesure de debit a temps de transit sont plus precises que leurs equivalents Doppler a pince.
Contrairement aux debitmetres Doppler qui necessitent des particules ou des solides "embarquees", les debitmetres ultrasoniques a temps de transit ne peuvent pas mesurer les velocites precisement car les particules interferent avec le trajet ultrasonique. Tandis que les debitmetres Doppler ont une unite de transmission/receveur combinee, les debitmetres a temps de transit en ont deux qui peuvent être configures de maniere differente pour pour convenir à l'application de mesure.
Comme la technologie ultrasonique n'obstrue pas l'ecoulement, il n'y a pas de perte de pression ou ,en effet, toute condition pour entrer dans la canalisation pour obtenir les debits. Il est donc possible d'utiliser des transducteurs a pince pour mesurer les liquides avec des proprietes corrosives et abrasives sans avoir utlise de transducteurs humides. Les debitmetres permanents ou temporaires peuvent être utlises dans quelconque situation ou la canalisation appropriee peut être exposee ou utilisee. En theorie, la distance minimum requise pour mesurer le debit du liquide est de 10 diametres en remontant le courant et 5 en aval de la la perturbation de la conduite la plus proche mais ceci devrait etre augmente quand il y a un nombre considerable de courbures ou de garniture ou les courbes sont dans deux niveaux/plans. La ou les distances appropriees de la canalisation ne peuvent etre localisees, les dispositifs a multiple trajectoire peuvent annuler les effets de l'ecoulement perturbe.
Installation du Transducteur
La configuration de base est la configuration "Z" ou les transducteurs sont places sur les côtés opposes de la conduite, avec un a une distance fixe en aval de l'autre. Cette distance correspond generalement a la moitie deu dimaetre de la conduite mais peut varier selon la paroi du tuyau et des materiaux de la paroi. La configuration "Z" est generalement utilisee uniquement dans les situations difficiles ou la force du signal est faible (haute turbidite ou mauvais etat de la canalistation), is generally only used for difficult situations where signal strength is poor (high turbidity or poor pipe condition), typiquement l'eau sale d'abstraction ou les eaux d'égout. Pour la plupart des applications, la configuration de la traverse "V" est utilisee, par laquelle les transducteurs sont localises sur le meme côté de la canalisation a une place designee, a part. La configuration "V" a de nombreux avantages par rapport a la configuration "Z" comprenant une longueur de trajet sonique accrue, moins d'inexactitudes pour l'espacement et la localisation des capteurs et un temps reduit d'installation. Une troisieme configurationconnue sous le nom d'installation 'W' implique un double trajet sonique réflexe mais est seulement utilise sur des conduites plus petites (en dessous de 2" ou 50mm)pour augmenter la longueur du trajet.
Types de Transducteurs: Humides et Secs
Les transducteurs a pince secs peuvent être montes sur l'exterieur de la conduite dans des conditions raisonnables.: propres, lisses et avec de bonnes propriétés soniques - generalement acier, plastique et fer. Un "couplant" conducteur acoustique est aussi requis afin de procurer un lien sonique entre l'exterieur de la paroi et le transducteur.
La ou il n'est pas possible de localiser des transducteurs a pince, a bobine ou humides, des transducteurs humides peuvent être installes en percant et en tapautant la conduite au point de mesure. Bien que la conduite doit être evacuee, la qualite du signal et donc la precision est plus haute. Cependant, l'installation associee et les les couts d'achat des transducteurs humides et des morceaux de bobine peuvent être bien plus eleves que les dispositifs secs a pince.
Applications Pour Ultrasons comprenant le Gaz
Une des raisons pour le rapide developpement et succes des debitmetres ulttrasoniques est qu'ils sont appropries au mesurage de la plupart des liquides comprenant l'eau, One of the reasons for the rapid development and success of ultrasonic flowmeters is that they are suitable for the measurement of most liquids including water, les hydrocarbures, et les liquides corrosifs et abrasifs. Les seules conditions prealables pour un mesurage reussi sont que la conduite doit être pleine, que le "media" conduise l'energie acoustique/sonique et que la paroi soit en bonnes conditions. Les compteurs Doppler exiget egalement qu'il y ait assez de materiau "embarque" pour renvoyer la transmission acoustique. Tandis que les debitmetres a temps de transit fonctionnent bien entre 0-5%, les bebitmetres Doppler fonctionnent bien dans la tranche de 0.1-10% .
La technologie avec le systeme de pince a ete enormement developpee pour les applications de mesure de gaz. Les debitmetres a gaz a pince de Panametrics a Controlotron sont desormais capables de mesurer le debit de gaz de masse dans les conduites au-dessus de 1" avec des pressions minimum de 6 bar.