Vilka är skillnaderna i struktur och mätnoggrannhet mellan enkelvägs och flervägs ultraljudsvattenmätare

I modern smart vattenhantering och industriell flödesmätning och kontroll har ultraljudsvattenmätare blivit ett vanligt mätverktyg på grund av deras brist på mekaniskt rörliga delar, låga tryckfall och höga noggrannhet. Ultraljudsvattenmätare är främst kategoriserade i enkelvägs- och flervägsdesigner, beroende på antalet akustiska vågvägar. Att förstå kärnskillnaderna mellan dessa två strukturer i termer av princip, sammansättning och mätnoggrannhet är avgörande för att välja den flödesmätare som är bäst lämpad för din applikation.

Strukturell design och layout för akustisk vågväg

1. Enkelvägs ultraljudsvattenmätare

Som namnet antyder använder en enkelvägs ultraljudsvattenmätare endast ett givarepar (d.v.s. en mätbana för akustisk våg) över flödestvärsnittet.

Strukturella egenskaper: Denna design är den enklaste och relativt låg kostnad. Två givare är vanligtvis placerade snett längs rörets diameter eller längs en specifik kordalängd, och bildar en enda akustisk stråle. Akustiska vågor utbreder sig längs denna fasta väg, både uppströms och nedströms, och flödeshastigheten längs denna väg beräknas med användning av transittidsmetoden.

Tillämpliga scenarier: Används vanligtvis i rör med liten diameter eller för mätaravläsningsapplikationer i bostäder med måttliga krav på mätnoggrannhet. Eftersom den akustiska vågvägen är enkel, kan den göras mer kompakt och erbjuder större installationsflexibilitet.

2. Multi-Path Ultrasonic Vattenmätare

Flervägs ultraljudsvattenmätare använder två eller flera transduktorpar (t.ex. två-kanals, tre-kanals eller fyra-kanals) installerade tvärs över rörets tvärsnitt, vilket skapar flera akustiska vågvägar.

Strukturella egenskaper: Strukturen är relativt komplex och kräver fler givare och mer sofistikerade signalbehandlingskretsar. Dessa akustiska vågbanor är vanligtvis fördelade längs olika kordariktningar för att maximera täckningen eller simulera hastighetsfördelningen över flödestvärsnittet.

Kärnteknologi: Vattenmätare med flera vägar använder numerisk integration eller vägda medelvärdesalgoritmer för att heltäckande beräkna flödeshastigheterna längs flera banor och bestämma medelhastigheten över hela tvärsnittet, för att därigenom uppnå flödesmätning med högre precision.

Tillämpliga scenarier: Används i första hand i vattenförsörjningsnät med stor diameter, handelsöverföring, industriell mätning med hög precision och applikationer som kräver extremt höga avmatningsförhållanden.

Mätnoggrannhet och anpassningsförmåga för flödesregimer

Strukturella skillnader bestämmer direkt det betydande gapet i mätnoggrannhet och flödesregimens anpassningsförmåga mellan de två vattenmätarna.

1. Beroende av hastighetsfördelning

Vatten i ett rör flödar inte jämnt; istället uppvisar den en hastighetsprofil, typiskt med höga hastigheter i mitten och låga hastigheter nära rörväggen. Denna hastighetsprofil kan påverkas av interferensfaktorer såsom uppströmsventiler, krökar och pumpar, vilket resulterar i förvrängt flöde.

Begränsningar för monokanalmätare: Monokanalmätare mäter endast flödeshastigheten vid en enda punkt eller längs en linje i ett tvärsnitt. De antar att den faktiska hastighetsfördelningen överensstämmer med en ideal hastighetsfördelning (såsom fullt utvecklat flöde) och använder en fast korrektionsfaktor för att omvandla banhastigheten till en medelhastighet. När det faktiska flödesmönstret väl är förvrängt blir korrigeringskoefficienten ineffektiv, vilket leder till en kraftig nedgång i mätnoggrannheten. Detta är den största noggrannhetsflaskhalsen i ett enkanalssystem.

Fördelar med flerkanalssystem: Genom att samla in flera flödeshastighetsprover på olika platser kan flerkanalssystem fånga den verkliga formen av flödeshastighetsfördelningen i större utsträckning. Med hjälp av sofistikerade numeriska integrationsalgoritmer kan flerkanalssystem effektivt kompensera för och korrigera förvrängda flöden, vilket avsevärt minskar fel orsakade av störningar i flödesmönster. Därför är deras mätnoggrannhet betydligt högre än för ett enkanalssystem. Stabilitetsfördelen med flerkanalssystem är särskilt uttalad under mindre än idealiska installationsförhållanden (som otillräcklig längd på raka rör).

2. Möjlighet att mäta ned och lågt flöde

Turndown-förhållandet mäter förmågan hos en ultraljudsvattenmätare att bibehålla noggrannhet över ett brett flödesområde.

På grund av sin förmåga att bearbeta svaga signaler och exakt fånga flödeshastighetsfördelningen, har flerkanalssystem ofta ett högre turndown-förhållande. Detta innebär att de kan upprätthålla stabila mätningar vid extremt låga flöden (som vid Q1-flödespunkten), vilket gör dem mer värdefulla för läckageövervakning.

När flödeshastigheten är låg är hastighetsskillnadssignalen på ljudvågsbanan svag, och hastighetsfördelningen påverkas lättare av temperatur, bubblor etc. Den nedre gränsen för mätnoggrannhet är hög och avståndsförhållandet är relativt begränsat.