เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคใช้ความถี่เท่าใด? คู่มือการเลือกใช้งานเชิงปฏิบัติ

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกไม่ได้ทำงานที่ความถี่ "มาตรฐาน" เดียว ในทางปฏิบัติ ทรานสดิวเซอร์การไหลแบบอุลตร้าโซนิคทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ทำงานที่ไหนสักแห่งระหว่างประมาณนั้น100 กิโลเฮิรตซ์ และ 10 เมกะเฮิรตซ์โดยการใช้งานของเหลวโดยทั่วไปจะใช้ความถี่สูงกว่าการใช้งานแก๊ส

สำหรับการวัดการไหลของของเหลว โดยเฉพาะน้ำสะอาด น้ำมัน หรือของเหลวเคมี1 เมกะเฮิรตซ์ถึง 5 เมกะเฮิรตซ์เป็นเรื่องธรรมดามาก สำหรับการไหลของแก๊สหรือเส้นทางเสียงที่ยาวมาก ความถี่ต่ำ เช่น100 กิโลเฮิร์ตซ์ถึง 500 กิโลเฮิร์ตซ์เป็นเรื่องปกติมากขึ้น เครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิกแบบหนีบอาจใช้ทรานสดิวเซอร์ความถี่ 1 MHz, 2 MHz หรือความถี่ต่ำกว่า ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ความหนาของผนัง และสภาพของไหล

ความถี่ไม่ได้ตัดสินว่าเครื่องวัดการไหล "ดี" หรือ "ไม่ดี" โดยจะกำหนดว่าสัญญาณอัลตราโซนิกสามารถเคลื่อนที่ผ่านผนังท่อและของเหลวได้ดีเพียงใด ปริมาณการลดทอนที่เกิดขึ้น และอุปกรณ์สามารถตรวจจับเวลาการบินหรือการเปลี่ยนแปลงดอปเปลอร์ได้ชัดเจนเพียงใด

เหตุใดความถี่อัลตราโซนิกจึงมีความสำคัญ

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกจะวัดการไหลโดยการส่งคลื่นเสียงเข้าไปในของเหลว ในมิเตอร์วัดเวลาขนส่ง เครื่องมือจะเปรียบเทียบเวลาการแพร่กระจายต้นน้ำและปลายน้ำ ในเครื่องวัดดอปเปลอร์ จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดจากอนุภาคหรือฟองอากาศที่กำลังเคลื่อนที่

ความถี่ส่งผลต่อสามสิ่งโดยตรงที่สุด:

• การลดทอนสัญญาณความถี่ที่สูงกว่าจะให้ความละเอียดที่ดีกว่าแต่จะถูกดูดซับได้เร็วกว่า โดยเฉพาะในของเหลวที่มีความหนืด สกปรก หรือมีแก๊ส
• ความสามารถในการเจาะความถี่ที่ต่ำกว่าเดินทางได้ไกลกว่าและเจาะผนังท่อหนา แผ่นบุผิว หรือสารละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
• ความละเอียดเชิงพื้นที่และทิศทางลำแสงความถี่ที่สูงขึ้นจะสร้างลำแสงอะคูสติกที่แคบลงและเน้นมากขึ้น ซึ่งช่วยในท่อขนาดเล็กหรือการใช้งานที่มีความแม่นยำสูง

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมการเลือกความถี่จึงเป็นข้อดีเสมอ ไม่ใช่กฎง่ายๆ "ยิ่งสูงยิ่งดี"

ช่วงความถี่อัลตราโซนิกทั่วไป

ความถี่ต่ำ - ประมาณ 100 kHz ถึง 1 MHz

ทรานสดิวเซอร์ความถี่ต่ำมักถูกเลือกเมื่อ:

• เส้นผ่านศูนย์กลางท่อมีขนาดใหญ่
• ผนังท่อมีความหนาหรือมีเส้น
• ของเหลวประกอบด้วยของแข็งแขวนลอย สารละลาย หรือฟองก๊าซ
• เส้นทางเสียงนั้นยาวไกล

ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคของแก๊ส ความถี่โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 500 kHz เนื่องจากเสียงจะเบาลงอย่างมากในก๊าซมากกว่าในของเหลว เซ็นเซอร์แบบหนีบความถี่ต่ำยังใช้กับท่อน้ำหลักที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ท่อน้ำหล่อเย็น หรือท่อส่งน้ำข้น ซึ่งปัญหาหลักคือการทะลุผ่านของสัญญาณ

ความถี่ปานกลาง - ประมาณ 1 MHz ถึง 5 MHz

นี่คือช่วงที่พบบ่อยที่สุดสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิกเวลาขนส่งของเหลว การใช้งานทั่วไปได้แก่:

• น้ำประปาอุตสาหกรรม
• ระบบ HVAC น้ำเย็นและน้ำร้อน
• แปรรูปน้ำและน้ำหล่อเย็น
• น้ำมันเบาและของเหลวเคมีที่สะอาด
• เส้นผ่านศูนย์กลางท่อขนาดเล็กถึงขนาดกลาง

ทรานสดิวเซอร์ 1 MHz หรือ 2 MHz มักใช้กับท่อ DN50 ถึง DN300 ในขณะที่ทรานสดิวเซอร์ 2 MHz ถึง 5 MHz มักใช้กับท่อขนาดเล็กซึ่งลำแสงเสียงที่แน่นกว่าจะช่วยเพิ่มความเสถียรในการวัด

ความถี่สูง - ประมาณ 5 MHz ถึง 10 MHz

เครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิกความถี่สูงจะใช้เมื่อ:

• เส้นผ่านศูนย์กลางท่อมีขนาดเล็ก
• ของเหลวสะอาดและมีความหนืดต่ำ
• ต้องใช้ความละเอียดในการวัดสูง
• เส้นทางเสียงสั้น

ความถี่เหล่านี้พบได้ทั่วไปในแท่นขุดเจาะในห้องปฏิบัติการ ระบบจ่ายสารที่มีความแม่นยำ สายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ หรือไปป์ไลน์เครื่องมือเจาะขนาดเล็ก ข้อเสียคือสัญญาณความถี่สูงลดทอนเร็วขึ้น จึงไม่เหมาะสำหรับท่อที่มีผนังหนา ของเหลวสกปรก หรือเส้นทางเสียงยาว

Transit-Time กับ Doppler - ความถี่ไม่ใช่ความแตกต่างเพียงอย่างเดียว

เป็นเรื่องง่ายที่จะสับสนระหว่างความถี่อัลตราโซนิกกับหลักการวัด แต่เป็นการตัดสินใจที่แยกจากกัน

มิเตอร์วัดเวลาขนส่งต้องมีเส้นทางอัลตราโซนิกที่ชัดเจนและมั่นคง เครื่องวัดดอปเปลอร์อาศัยการสะท้อนจากอนุภาคหรือฟองอากาศ ดังนั้นของไหลจะต้องมีตัวสะท้อนแสงเพียงพอ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นของแข็งหรือฟองอากาศที่มีขนาดเพียงพอ เพื่อให้มิเตอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ

วิธีการเลือกความถี่ทรานสดิวเซอร์ที่เหมาะสม

ประเภทของของไหลและความสะอาด

น้ำสะอาด น้ำมันเบา และสารเคมีที่มีความหนืดต่ำมักจะยอมให้ความถี่สูงขึ้น น้ำเสีย สารละลาย น้ำมันดิบ หรือของเหลวที่มีอากาศถ่ายเทสูงมีแนวโน้มที่จะดูดซับหรือกระจายพลังงานล้ำเสียง ดังนั้นความถี่ที่ต่ำกว่ามักจะทำงานได้ดีกว่า

เส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความหนาของผนัง

ท่อขนาดเล็กได้ประโยชน์จากทรานสดิวเซอร์ความถี่สูง เนื่องจากเส้นทางเสียงสั้นและโฟกัสของลำแสงมีความสำคัญ ท่อขนาดใหญ่ ท่อผนังหนา หรือท่อที่มีการบุภายในมักต้องใช้เซ็นเซอร์ความถี่ต่ำเพื่อรักษาความแรงของสัญญาณให้เพียงพอ

การติดตั้งแบบหนีบ การแทรก หรือการติดตั้งสปูลชิ้น

เครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิกแบบหนีบจะต้องส่งผ่านผนังท่อ วัสดุเชื่อมต่อ และบางครั้งก็เป็นวัสดุบุผิว ซึ่งทำให้การเลือกความถี่มีความไวมากกว่ามิเตอร์แบบเปียกหรือแบบแกนม้วน หากท่อมีการบุแน่น สึกกร่อน หรือทำจากวัสดุที่ดูดซับเสียงได้ยาก อาจจำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์แบบแคลมป์ความถี่ต่ำหรือเซ็นเซอร์แบบสอด

ความแม่นยำและความเสถียรของสัญญาณที่ต้องการ

สำหรับการถ่ายโอนการดูแลหรือการจัดชุดที่มีความแม่นยำสูง ความถี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของโซลูชันเท่านั้น การออกแบบหลายเส้นทาง การเดินท่อตรงที่เหมาะสม ระยะห่างของเซ็นเซอร์ที่ถูกต้อง และสภาพของของไหลที่เสถียรก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน สำหรับการตรวจสอบกระบวนการ มิเตอร์วัดทางเดียวที่จับคู่กันอย่างดีและมีความถี่ที่เหมาะสมก็เพียงพอแล้ว

คำถามทั่วไปจากผู้ซื้อ

ความถี่ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียงของเหลวคืออะไร?
สำหรับการใช้งานของเหลวที่สะอาด1 เมกะเฮิรตซ์ถึง 5 เมกะเฮิรตซ์เป็นเรื่องปกติ มิเตอร์แบบแคลมป์ออนและสปูลพีซในอุตสาหกรรมจำนวนมากใช้ทรานสดิวเซอร์ 1 MHz หรือ 2 MHz

โฟลว์มิเตอร์แบบอัลตราโซนิคหนึ่งเครื่องสามารถรองรับหลายความถี่ได้หรือไม่
ระบบมิเตอร์อัลตราโซนิกบางระบบอนุญาตให้เลือกทรานสดิวเซอร์ที่แตกต่างกันสำหรับขนาดท่อและของเหลวที่แตกต่างกัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องส่งสัญญาณอาจรองรับช่วงหนึ่ง แต่ความถี่ในการทำงานจริงจะถูกกำหนดโดยทรานส์ดิวเซอร์เป็นหลัก

ความถี่ที่สูงกว่าหมายถึงความแม่นยำที่สูงขึ้นเสมอหรือไม่
ไม่ ความถี่ที่สูงขึ้นสามารถปรับปรุงความละเอียดได้ แต่ยังเพิ่มการลดทอนด้วย หากสัญญาณอ่อนเกินไป ความแม่นยำและเสถียรภาพจะลดลง ความถี่ที่ดีที่สุดคือความถี่ที่ให้เสียงสะท้อนที่หนักแน่นและเสถียรภายใต้สภาพท่อและของเหลวจริงของคุณ

ความถี่ใดดีกว่าสำหรับการติดตั้งแบบหนีบ?
ขึ้นอยู่กับขนาดท่อและสภาพผนัง ท่อสะอาดขนาดเล็กมักจะทำงานได้ดีกับเซ็นเซอร์ 1 MHz หรือ 2 MHz ในขณะที่ท่อขนาดใหญ่ที่มีผนังหนาหรือมีเส้นอาจต้องใช้ทรานสดิวเซอร์ความถี่ต่ำ

อ้างอิง

• PCT โฟลว์เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก ตัวเลือกแคลมป์และสายรัด
• คอมโซล.การศึกษาการลดทอนในเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก
• การใช้เทคโนโลยีอัลตราโซนิกสำหรับการวัดการไหล - พื้นฐานการตรวจจับอัลตราโซนิกและช่วงความถี่
• การเลือกทรานสดิวเซอร์มิเตอร์อัลตราโซนิกตามเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและวิธีการติดตั้ง
• บิล ชเวเบอร์.ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการตรวจจับด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับการใช้งานการไหลและตำแหน่ง
• การยื่นขอรับสิทธิบัตรเกี่ยวกับการวัดการไหลของอัลตราโซนิกในช่วง 100 kHz ถึง 10 MHz
• ที/เกอร์ส 0061-2025.ข้อมูลทางเทคนิคสำหรับการเลือกเครื่องวัดการไหลแบบอุลตร้าโซนิคแบบหนีบ
• หลักการของเครื่องวัดอัตราการไหล Doppler แบบอัลตราโซนิกและการเลือกความถี่อุตสาหกรรม
• ด้านล่าง.การศึกษาความเป็นไปได้ของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก/โซนิคสำหรับสารละลายถ่านหิน
• เท็กซัส อินสทรูเมนท์ส.การออกแบบอ้างอิงการตรวจจับด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับการวัดการไหลของน้ำ
• ไป่ตู้ ไป่เค่อ.อัลตราโซนิคโฟลว์มิเตอร์
• ภาพรวมเทคโนโลยีเครื่องวัดอัตราการไหล Doppler อัลตราโซนิคและการพิจารณาความถี่