Ultraheli veearvestite tööpõhimõte: põhiprintsiibid, struktuur ja eelised
Ultraheli veearvestid on intelligentsed seadmed, mis võimaldavad veevoolu täpset mõõtmist, kasutades ära peamist füüsilist omadust: ultrahelilainete kiirus voolavas keskkonnas on seotud keskkonna voolukiirusega. Nende peamise tööpõhimõtte võib kokku võtta kui "ultraheli laine levimise aja erinevuse / sageduse erinevuse mõõtmine". Allpool on üksikasjalik jaotus nende struktuurist, tööloogikast ja peamistest sammudest.
Ultraheli veearvesti koosneb neljast peamisest sisemisest komponendist, mis töötavad koos, et moodustada terviklik mõõtesüsteem:
1. Ultraheli andurid
Tavaliselt paigaldatakse paarikaupa (2 ühikut), üks ülesvoolu ja üks allavoolu veevoolukanalist. Need muundurid täidavad kahte rolli: ultrahelilainete edastamine ja vastuvõtmine. Kui need on pingestatud, muudavad nad elektrienergia ultrahelilaineteks (edastuseks); ultrahelilainete vastuvõtmisel muundavad nad lained tagasi elektrilisteks signaalideks (väljundiks).
2. Veevoolu kanal
Kavandatud eriomadustega (nt sirged torustikud, voolu{2}}juhtstruktuurid), et tagada stabiilne ja ühtlane veevool läbi andurite vahelise mõõtmisala. See vähendab turbulentse voolu mõju mõõtmise täpsusele.
3. Signaalitöötlusüksus
See võtab vastu kahe anduri väljastatavad elektrilised signaalid, arvutab ultrahelilainete levimise "ajavahe" või "sageduste erinevuse" ja teisendab selle erinevuse veevoolu kiiruseks.
4. Andmete arvutamise ja kuvamise ühik
Kasutades veevoolu kiirust ja torujuhtme fikseeritud{0}}ristlõikepindala, arvutab see spetsiaalse valemi abil hetkelise voolukiiruse ja kumulatiivse voolukiiruse. Need väärtused kuvatakse ekraanil (nt LCD). Lisaks toetab see seade andmete salvestamist ja kaugedastust (nt AMR/AMI funktsioon nutikaks veemajanduseks).
II. Põhiprintsiip: Ultraheli kiiruse ja voolukiiruse vahelise seose võimendamine
Kui ultrahelilained liiguvad läbi vee, mõjutab nende kiirust vee voolu suund:
Allavoolu levik: veevool "võimendab" ultrahelilaineid, suurendades nende levimiskiirust.
Ülesvoolu levik: veevool "vastupanu" ultrahelilainetele, aeglustades nende levimiskiirust.
See kiiruse erinevus avaldub otseselt "leviaja erinevusena" või "sageduse erinevusena". Veearvesti järeldab veevoolu kiirust selle erinevuse mõõtmise teel ja arvutab seejärel tegeliku veevoolukiiruse.
Mõõdetud parameetri põhjal jagunevad peavoolutehnoloogiad kahte kategooriasse, kusjuures kõige laialdasemalt kasutatav on "aja{0}}erinevuste meetod".
1. Aja-vahe meetod (enamik tavatehnoloogiat)
See on tänapäevaste ultraheliveearvestite kõige levinum põhimõte. Selle tuum mõõdab erinevust "ultraheli lainete allavoolu liikumiseks kuluva aja" ja "ülesvoolu liikumiseks kuluva aja" vahel. Protsess on järgmine:
1. samm: allavoolu ülekanne ja ajastus
Ülesvooluandur (T1) kiirgab ultrahelilaineid allavoolu muundurile (T2). Kuna laine suund ühtib veevooluga, siis levimiskiirus=ultrahelilainete kiirus seisvas vees (C, fikseeritud väärtus ligikaudu 1450 m/s) + veevoolu kiirus (V).
Olgu L=sirge-vahemaa kahe muunduri vahel ja S=akustiline tee (ultraheli lainete tegelik levimiskaugus, torujuhtme struktuuriga määratud fikseeritud väärtus). Allavoolu levimisaeg arvutatakse järgmiselt:
T12 = S / (C + V)
2. samm: ülesvoolu ülekanne ja ajastus
Süsteem lülitub allavoolu muundurile (T2), mis kiirgab ultrahelilaineid ülesvoolu muundurile (T1). Nüüd on laine suund vastupidine veevoolule, seega levimiskiirus=C - V. Ülesvoolu levimisaeg on:
T21 = S / (C - V)
3. samm: veevoolu kiiruse arvutamine
Signaalitöötlusseade arvutab ajavahe ΔT=T21 - T12. Asendades selles võrrandis T12 ja T21 ning lihtsustades (et kõrvaldada fikseeritud väärtus C), tuletatakse veevoolu kiirus (V):
V = [S × ΔT] / [2 × T12 × T21]
4. samm: voolukiiruse arvutamine
Teadaoleva veevoolukiiruse (V) ja arvesti torujuhtme fikseeritud rist-lõikepindala (A, määratud toru läbimõõdu järgi, nt DN15, DN20) abil arvutatakse hetkeline voolukiirus (Q) valemiga "voolukiiruse=kiirus × ristlõikepindala":
Q = V × A
Kumulatiivne voolukiirus on hetkelise vooluhulga integraal ajas (st perioodi jooksul kasutatud vee kogumaht).
2. Sagedus{1}}nihkemeetod (abitehnoloogia)
Loogikalt sarnane ajavahe{0}}meetodiga, kuid see mõõdab "sageduserinevust allavoolu ja ülesvoolu ultrahelilainete levimise vahel":
Ultrahelilained on fikseeritud sagedusega mehaanilised lained. Allavoolu liikudes "surub" veevool laineid kokku, suurendades allavoolu muunduri poolt vastuvõetavat sagedust (Doppleri efekt). Vastuvoolu liikudes on lained "venitatud", vähendades vastuvõetavat sagedust.
Signaalitöötlusseade arvutab sageduste erinevuse ΔF=F1 (allavoolu vastuvõetud sagedus) - F2 (vastuvoolu sagedus). See erinevus on võrdeline veevoolu kiirusega (V), võimaldades arvestil järeldada V ja arvutada voolukiirust.
Sageduse{0}}nihke meetod on voolu turbulentsi suhtes tundlikum ja selle täpsus on veidi väiksem kui aja{1}}erinevuse meetod. Seda kasutatakse peamiselt suurte torude läbimõõduga ja suure voolukiirusega tööstuslikes stsenaariumides.
III. Eelised: miks ultraheli-veearvestid asendavad traditsioonilisi mehaanilisi arvestiid?
Võrreldes traditsiooniliste mehaaniliste veearvestitega (nt laba-tüüp, turbiin-tüüp) pakuvad ultrahelimudelid oma ainulaadsest tööpõhimõttest tulenevaid eeliseid:
Mehaaniline kulumine puudub: ilma liikuvate osadeta (nt hammasrattad, tiivikud) põhineb mõõtmine ainult ultrahelilainetel. See pikendab nende kasutusiga 10–15 aastani – 2–3 korda pikemaks kui mehaanilised arvestid.
Kõrge mõõtmise täpsus: need suudavad täpselt mõõta madalaid voolukiirusi (nt tilkuvat vett) minimaalsete vigadega (tavaliselt vastavad ISO 4064 klassi 1 või klassi 2 standarditele), kõrvaldades "mõõtmata väikeste vooluhulkade" probleemi.
Tugev häiretevastane{0}}võime: neid ei mõjuta veelisandid (nt sete, rooste) ega vaja regulaarset puhastamist. Mõned mudelid toetavad horisontaalset/vertikaalset paigaldust, kohandudes keeruliste torujuhtmete keskkondadega.
Nutika funktsionaalsusega ühilduvus: hõlpsasti integreeritav selliste funktsioonidega nagu temperatuuri kompenseerimine (veetemperatuuri väiksema mõju korrigeerimine ultraheli kiirusele), arvesti kauglugemine (AMR/AMI) ja ettemakstud juhtimine{0}}, mis on kooskõlas nutikate veehaldussüsteemide vajadustega.
Järeldus
Ultraheli veearvestite põhiloogika seisneb "ultraheli leviku erinevuste põhjal vee voolukiiruse järeldamises ja seejärel kiiruse järgi voolukiiruse arvutamises". Põhimõtteliselt teisendavad nad "otseselt mõõdetava voolukiiruse" "täpselt mõõdetavateks ajavahedeks / sageduse erinevusteks". Tänu oma kulumisvaba disainile, suurele täpsusele ja nutikatele võimalustele on ultraheli veearvestitest saanud globaalsete veearvestite uuendamise peamine valik, mida kasutatakse laialdaselt elamutes, äripindades ja tööstusrajatistes.
Zhisheng Water Meter omab laialdasi kogemusi ultraheli veearvestite ja emaplaatide valmistamise alal ning on ülemaailmne nutikate veearvestite lahenduste pakkuja. See on parim valik nutikate veearvestite riistvaraseadmete ja nutikate veearvestite tarkvaralahenduste jaoks.
WhatsApp: +8615330027467
Kontakte-posti aadress: shawndu@winmegameter.com