فلومتر التراسونیک داپلر در مقابل فلومتر ترانزیت تایم
در دنیای اندازه‌گیری سیالات، فلومتر التراسونیک به دلیل روش غیرمداخله‌ای خود برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال در لوله‌ها محبوب هست. از میان انواع فلومتر های التراسونیک ، فلومترهای التراسونیک داپلر و ترانزیت تایم به‌طور متفاوتی از اصل التراسونیک برای انواع کاربردها بهره می‌برند.
فلومترهای التراسونیک ابزارهای دقیقی هستند که سرعت جریان سیال در یک کانال را با استفاده از امواج صوتی التراسونیک اندازه‌گیری می‌کنند. این فلومترها به‌ویژه در مواردی که سنسورهای مداخله‌گر مطلوب یا ممکن نیستند، مفید هستند.
در این دسته‌بندی گسترده، فلومترهای التراسونیک، شامل فناوری‌های داپلر و ترانزیت تایم ، در کاربردهایی از مدیریت خودکار فاضلاب تا اندازه‌گیری جریان در مایعات رسانای آلوده، با بهره‌گیری از اثر داپلر برای ردیابی دقیق جریان، محوری هستند.
فلومتر داپلر با ارسال امواج التراسونیک به ذرات معلق و حباب‌های موجود در سیال کار می‌کند. در مقابل، فلومتر ترانزیت تایم زمان لازم برای عبور پالس‌های التراسونیک در جهت و خلاف جهت جریان سیال را اندازه‌گیری می‌کند.
انتخاب بین فلومتر داپلر و فلومتر ترانزیت تایم به عواملی مانند ویژگی‌های سیال، وجود ذرات معلق یا حباب‌های گازی و دقت و دامنه مورد نیاز برای اندازه‌گیری جریان بستگی دارد. در حالی که فلومترهای داپلر در کاربردهای مایعات آلوده یا هوا دار برتری دارند، فلومترهای ترانزیت تایم برای مایعات تمیز که نیاز به اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق دارند، ترجیح داده می‌شوند.
همچنین بخوانید : تفاوت فلومتر التراسونیک و مغناطیسی
تفاوت در اصول کاری فلومتر التراسونیک داپلر و ترانزیت تایم
همانطور که پیش‌تر بیان شد، فلومترهای داپلر بر اساس اندازه‌گیری‌های اثر داپلر عمل می‌کنند و از پدیده تغییر فرکانس داپلر که توسط امواج صوتی ایجاد می‌شود، بهره می‌برند. این اندازه‌گیری‌ها با محاسبه سرعت جریان ذرات پراکنده از طریق تشخیص تغییر فرکانس داپلر ایجاد شده توسط امواج صوتی که از یک منبع متحرک در یک نقطه ثابت ساطع می‌شوند، انجام می‌شود. فلومتر داپلر برای اندازه‌گیری سیالات کدر مناسب است، اما تنها می‌تواند سیالاتی را اندازه‌گیری کند که دارای ناخالصی‌هایی با غلظت بالای ۵۰ میلی‌گرم در لیتر هستند. دقت اندازه‌گیری فلومتر داپلر کمتر از روش زمان انتقال است.
روش اختلاف زمان در فلومترهای اولتراسونیک، به‌طور غیرمستقیم سرعت جریان سیال را با اندازه‌گیری اختلاف زمانی بین انتشار امواج اولتراسونیک در جهت جریان و خلاف جریان سیال اندازه‌گیری می‌کند. سپس سرعت جریان سیال از این اختلاف زمانی محاسبه می‌شود. روش زمان انتقال برای اندازه‌گیری سیالات خالص مناسب است. سیالاتی که دارای حباب‌های زیاد یا ناخالصی هستند، می‌توانند از انتشار طبیعی امواج اولتراسونیک جلوگیری کرده و نتایج اندازه‌گیری نادرستی ایجاد کنند.
کاربرد های فلومتر التراسونیک داپلر و ترانزیت تایم
از آنجا که فلومترهای داپلر برای تشخیص حباب‌ها یا ذرات جامد به کار می‌روند، برای شرایطی که سیال دارای حباب‌ها یا ذرات زیادی است، مناسب هستند. مانند صنایع تصفیه فاضلاب، پتروشیمی، سیمان و سایر صنایع.
فلومترهای اولتراسونیک زمان انتقال برای شرایطی مناسب هستند که مایع دارای حباب‌ها یا ذرات جامد کمی باشد. مانند صنایع آب شرب، نوشیدنی، داروسازی و سایر صنایع.
تفاوت در دقت و دامنه اندازه‌گیری
دقت اندازه‌گیری فلومتر داپلر به عواملی مانند موقعیت قرارگیری پروب و یکنواختی سیال وابسته است. معمولاً دقت این فلومترها پایین است و در محدوده ۰.۵٪ تا ۲٪ قرار دارد.
دقت اندازه‌گیری فلومتر اولتراسونیک زمان انتقال بیشتر است و می‌تواند تا ۱٪ برسد. همچنین این فلومتر می‌تواند دامنه وسیعی از نرخ‌های جریان، از سرعت‌های پایین تا بالا، را اندازه‌گیری کند.
مزایا و معایب فلومتر اولتراسونیک زمان انتقال
مزایا
فلومتر التراسونیک یک ابزار غیرتماسی است که می‌تواند جریان سیالات با قطر بزرگ را اندازه‌گیری کند و همچنین برای اندازه‌گیری سیالاتی که تماس و مشاهده آن‌ها دشوار است، قابل استفاده می‌باشد. دقت اندازه‌گیری آن بسیار بالا است و نصب کلیپی خارجی می‌تواند به دقت بالای ±0.5٪ برسد. این فلومتر تقریباً تحت تأثیر پارامترهای مختلف سیال مورد اندازه‌گیری قرار نمی‌گیرد و به ویژه می‌تواند مشکلات اندازه‌گیری جریان سیالاتی با خاصیت خورندگی قوی، غیرهادی، رادیواکتیو، قابل اشتعال و انفجاری را حل کند.
معایب
نقاط ضعف فلومترهای التراسونیک عمدتاً مربوط به محدودیت دمایی سیال قابل اندازه‌گیری است که توسط مقاومت دمایی ترانسدیوسر التراسونیک آلومینیومی و ماده اتصال بین ترانسدیوسر و لوله تعیین می‌شود. همچنین داده‌های اولیه سرعت انتقال صوت در سیال در دماهای بالا کامل نیست. در حال حاضر، این فلومترها فقط می‌توانند سیالاتی با دمای کمتر از 200 درجه سانتی‌گراد را اندازه‌گیری کنند.
انواع فلومترهای اولتراسونیک ترانزیت تایم
فلومتر اولتراسونیک پلاگین
می‌توان آن را بدون توقف تولید نصب و نگهداری کرد. سنسور سرامیکی برای نصب بدون توقف با استفاده از دستگاه حفاری اختصاصی به کار می‌رود. به‌طور کلی، این فلومتر به صورت تک کاناله اندازه‌گیری می‌کند، اما برای افزایش دقت اندازه‌گیری، می‌توان از چند کانال استفاده کرد.
فلومتر اولتراسونیک قطعه‌ای
برای نصب این نوع فلومتر نیاز به برش لوله است، اما تولید می‌تواند برای نگهداری آینده متوقف نشود. ترانسدیوسرهای تک کاناله یا چند کاناله قابل انتخاب هستند.
فلومتر اولتراسونیک کلیپی
می‌تواند اندازه‌گیری ثابت و متحرک را انجام دهد. از ماده کوپلینگ خاص (چسب سیلیکونی با دمای اتاق یا گریس پلیمری با زنجیره بلند برای دماهای بالا) برای نصب استفاده می‌شود و در هنگام نصب به لوله آسیبی وارد نمی‌شود.
فلومتر التراسونیک پرتابل
قابل حمل، دارای باتری لیتیومی قابل شارژ داخلی، مناسب برای اندازه‌گیری متحرک، مجهز به سنسور مغناطیسی.
فلومتر التراسونیک دستی
کوچک و سبک، دارای باتری لیتیومی قابل شارژ داخلی، مناسب برای استفاده دستی، مجهز به سنسور مغناطیسی.
فلومتر التراسونیک ضد انفجار
برای اندازه‌گیری جریان مایعات در محیط‌های انفجاری استفاده می‌شود، ضد انفجار و ذاتی امن است. یعنی مبدل ضد انفجار و سنسور ذاتاً ایمن هستند.
تفاوت در ساختار و قیمت
ساختار فلومتر داپلر پیچیده‌تر است و قیمت آن نسبت به فلومترهای التراسونیک ترانزیت تایم بالاتر است. فلومتر التراسونیک ترانزیت تایم دارای ساختار ساده‌تری است، نصب آسان‌تری دارد و نسبتاً ارزان‌تر است.
به طور کلی، بین فلومترهای داپلر و فلومترهای اولتراسونیک ترانزیت تایم از نظر اصول کاری، کاربردهای مناسب، دقت و دامنه اندازه‌گیری، ساختار و قیمت تفاوت‌های خاصی وجود دارد. انتخاب فلومتر مناسب باید بر اساس نیازهای واقعی انجام شود.