Ultragarsinių srauto matuoklių rodmenų tikslumą ir pilną tikslumą įtakojantys veiksniai

Ultragarsinių srauto matuoklių rodmenų tikslumą ir pilną tikslumą įtakojantys veiksniai

I. Skysčio savybių veiksniai

1. Srauto greičio pasiskirstymo vienodumas

• Poveikio mechanizmas: ultragarsiniai srauto matuokliai srauto greitį apskaičiuoja matuodami garso bangų, sklindančių skystyje, laiko skirtumą (laiko skirtumo metodas) arba dažnio poslinkį (Doplerio metodas). Tai remiasi prielaida, kad skysčio greičio pasiskirstymas matavimo skerspjūvyje yra stabilus ir simetriškas.
• Konkretus poveikis: Jei greičio pasiskirstymas yra netvarkingas (pvz., su sūkuriais arba šališku srautu), greitis garso bangos sklidimo kelyje negali atspindėti tikrojo vidutinio greičio, todėl išmatuota vertė ir faktinė vertė gali skirtis.
  • Dėl rodmenų tikslumo: Kadangi rodmenų tikslumas priklauso nuo faktinės išmatuotos vertės, netolygus greičio pasiskirstymas tiesiogiai sustiprina matavimo paklaidas (ypač esant mažam srautui, kai nuokrypio dalis yra didesnė).
  • Visos skalės tikslumas: net jei paklaidos lyginamasis taškas yra visos skalės reikšmė, greičio sutrikimas vis tiek lemia išmatuotos vertės nukrypimą nuo tikrosios vertės. Tačiau jei faktinis srautas yra artimas visai skalei, absoliučios paklaidos poveikis visos skalės tikslumui yra santykinai kontroliuojamas; jei srautas yra mažas, absoliučios paklaidos ir visos skalės santykis gali būti „užmaskuotas“, tačiau faktinė santykinė paklaida jau yra padidėjusi.

2. Skysčio fizinės savybės

• Temperatūra ir slėgis: skysčio temperatūros pokyčiai turi įtakos jo garso greičiui (garso greitis didėja kartu su temperatūra), o per didelis slėgis gali deformuoti vamzdį ir pakeisti garso bangos sklidimo kelią. Jei skaitiklyje nėra temperatūros / slėgio kompensavimo, atsiras sisteminių paklaidų.
• Klampumas ir priemaišų / burbuliukų kiekis: didelio klampumo skysčiai gali sukelti greičio vėlavimą, o burbuliukai ar kietosios dalelės gali išsklaidyti arba sugerti garso bangas, dėl to susilpnėja signalas, nestabilus sklidimo laikas ar net sumažėja signalo kiekis, o tai tiesiogiai sumažina matavimo tikslumą.
• Skysčio tipas: Pavyzdžiui, dujų ir skysčių garso greitis labai skiriasi. Jei matuoklis nėra sukalibruotas konkrečiam skysčio tipui, abiejų tikslumas bus labai paveiktas.

II. Įrengimo sąlygų veiksniai

1. Jutiklio įrengimo padėtis ir metodas

• Montavimo vietos parinkimas: Jutikliai turi būti montuojami tiesiuose vamzdžių ruožuose. Jei prieš srovę yra trukdžių šaltinių (pvz., alkūnės, vožtuvai ar siurbliai) ir nepakanka tiesių vamzdžių ruožų (paprastai reikia daugiau nei 10 kartų didesnio vamzdžio skersmens prieš srovę ir 5 kartus didesnio už pasrovį), greičio pasiskirstymas bus netvarkingas (kaip minėta anksčiau).
• Montavimo metodo klaidos: Jutiklių išdėstymo nukrypimai, netinkami pakreipimo kampai (nesuderinti su vamzdžio ašimi) arba netolygus sujungimo medžiagos uždėjimas (prispaudžiamiems jutikliams) sukels garso bangos sklidimo kelio ilgio ar kampo matavimo klaidas, todėl susidarys fiksuoti nuokrypiai.

2. Vamzdžių sąlygos

• Vamzdžio skersmens suderinamumas: Jei srauto matuoklio nominalus vamzdžio skersmuo nesutampa su faktiniu vamzdžio skersmeniu (arba neatliekama skersmens korekcija), greičio ir srauto perskaičiavimo formulėje (srautas = greitis × skerspjūvio plotas) atsiras klaidų, kurios tiesiogiai paveiks išmatuotą vertę.
• Vamzdžio medžiaga ir vidinės sienelės būklė: vamzdžio medžiaga (pvz., metalas, plastikas) turi įtakos garso bangos skvarbai (plastikinių vamzdžių garso bangos slopinimas yra mažesnis, o metalinių vamzdžių atveju reikia atsižvelgti į sienelės storį); apnašos, korozija ar padidėjęs vidinės sienelės šiurkštumas pakeis garso bangos atspindžio / lūžio kelią, sukeldamas signalo iškraipymą.

III. Įrangos našumo veiksniai

1. Jutiklio veikimas

• Dažnis ir jautrumas: jutiklio veikimo dažnis turi atitikti skysčio savybes (pvz., didelio klampumo skysčiams reikalingi žemi dažniai, kad sumažėtų slopinimas); nepakankamas jautrumas lems nesugebėjimą atpažinti silpnų signalų, todėl sumažės matavimo stabilumas.
• Signalo apsauga nuo trukdžių: jei jutiklio garso bangų signalų filtravimo galimybės yra nepakankamos, jis yra jautrus vamzdžių vibracijos ir skysčių turbulencijos triukšmo trukdžiams, dėl kurių matuojamos vertės svyruoja ir padidėja atsitiktinės paklaidos.

2. Matuoklio įranga ir algoritmai

• Signalo apdorojimo galimybės: Garso bangos sklidimo laiko skirtumas paprastai yra nanosekundžių lygio. Jei matuoklio laiko tikslumas (pvz., diskretizavimo dažnis, laikrodžio stabilumas) yra nepakankamas arba jei signalo stiprinimo / filtravimo grandinėje yra poslinkis, atsiras sisteminių paklaidų.
• Algoritmo optimizavimas: pažangūs skaitmeninio signalo apdorojimo algoritmai (pvz., adaptyvus filtravimas, daugiakanalė matavimo technologija) gali sumažinti triukšmo trukdžius ir kompensuoti netolygaus greičio pasiskirstymo sukeltas paklaidas, taip pagerindami rodmenų tikslumą; priešingai, supaprastinti algoritmai sustiprins matavimo nuokrypius.

IV. Aplinkos trukdantys veiksniai

1. Išorinis triukšmas ir vibracija

• Mechaninė vibracija pramoninėse vietose (pvz., dėl siurblių ar variklių) gali sukelti jutiklio poslinkį arba vamzdžių rezonansą, pakeisdama garso bangos sklidimo kelią; stiprus triukšmas (pvz., aukšto dažnio elektromagnetiniai signalai, akustiniai trukdžiai) gali užgožti efektyvius signalus, dėl to gali šoktelėti išmatuotos vertės.

2. Elektromagnetiniai trukdžiai (EMI)

V. Diapazono nustatymas ir kalibravimo koeficientai

1. Diapazono nustatymo racionalumas

• Visos skalės tikslumas: jei visos skalės diapazonas nustatytas per didelis (gerokai viršijantis faktinį maksimalų srautą), faktinis srautas ilgą laiką išliks žemame diapazone. Absoliuti visos skalės tikslumo paklaida (±b % × visa skalė) žymiai padidės proporcingai mažam srautui (pvz., visa skalė = 1000 m³/h, faktinis srautas = 100 m³/h, ±1 % visos skalės paklaida = ±10 m³/h, o santykinė paklaida yra ±10 %).
• Dėl rodmenų tikslumo: Nustačius per mažą diapazoną esant dideliam srautui, jis bus viršytas, todėl išmatuotos vertės bus per didelės; nustačius per didelį diapazoną, santykinė rodmenų tikslumo paklaida tiesiogiai nepakis (nes paklaida yra susijusi su faktine verte), tačiau esant mažam srautui signalo stiprumas gali būti nepakankamas, todėl netiesiogiai padidės paklaidos.

2. Kalibravimo kokybė

• Kalibravimas yra pagrindinis procesas, skirtas nustatyti „nuokrypį tarp išmatuotų verčių ir tikrųjų verčių“. Jei kalibravimo įranga yra nepakankamai tiksli arba kalibravimo procesas yra nestandartinis (pvz., nėra daugiataškio kalibravimo visame diapazone), skaitiklio sisteminė paklaida padidės, o tiek rodmenų tikslumas, tiek visos skalės tikslumas nukryps nuo jų nominalių verčių.

VI. Santrauka

• Pagrindiniai bendri veiksniai: skysčio greičio pasiskirstymas, įrengimo standartizavimas, jutiklio veikimas, aplinkos trukdžiai ir kalibravimo kokybė yra esminiai veiksniai, turintys įtakos abiejų tipų tikslumui ir tiesiogiai lemiantys nuokrypį tarp išmatuotų ir tikrųjų verčių.
• Diferencijuotas poveikis: diapazono nustatymas turi didesnę įtaką viso masto tikslumui (santykinis paklaidos sustiprinimas esant mažam srautui); kita vertus, rodmenų tikslumas labiau priklauso nuo signalo apdorojimo algoritmo gebėjimo užfiksuoti mažo srauto signalus ir kompensuoti paklaidas, atsirandančias dėl netolygaus greičio pasiskirstymo.