Фактори што влијаат на точноста на отчитувањето и точноста во целосна скала на ултразвучните мерачи на проток

Фактори што влијаат на точноста на отчитувањето и точноста во целосна скала на ултразвучните мерачи на проток

I. Фактори на својства на течности

1. Еднообразност на распределбата на брзината на протокот

• Механизам на удар: Ултразвучните мерачи на проток ја пресметуваат брзината на проток со мерење на временската разлика (метод на временска разлика) или фреквентното поместување (Доплеров метод) на звучните бранови што се шират во флуидот. Ова се потпира на претпоставката дека распределбата на брзината на флуидот во рамките на мерниот пресек е стабилна и симетрична.
• Специфични влијанија: Ако распределбата на брзината е нарушена (на пр., со вртлози или пристрасен тек), брзината по патеката на ширење на звучниот бран не може да ја претставува вистинската просечна брзина, што доведува до отстапувања помеѓу измерената вредност и вистинската вредност.
  • За точност на отчитување: Бидејќи точноста на отчитувањето зависи од фактичката измерена вредност, нееднаквата распределба на брзината директно ги засилува грешките во мерењето (особено при ниски брзини на проток, каде што процентот на отстапување е поголем).
  • За точност во полна скала: Иако референтната вредност за грешка е во полна скала, нарушувањето на брзината сè уште предизвикува измерената вредност да отстапува од вистинската вредност. Меѓутоа, ако вистинската брзина на проток е блиску до полна скала, влијанието на апсолутната грешка врз точноста во полна скала е релативно контролирано; ако брзината на проток е ниска, соодносот на апсолутната грешка во однос на полната скала може да биде „маскиран“, но вистинската релативна грешка веќе е зголемена.

2. Физички својства на флуидот

• Температура и притисок: Промените во температурата на флуидот влијаат на неговата брзина на звукот (брзината на звукот се зголемува со температурата), а прекумерниот притисок може да предизвика деформација на цевката, менувајќи ја патеката на ширење на звучниот бран. Доколку на мерачот му недостасува компензација на температура/притисок, ќе се појават систематски грешки.
• Вискозитет и содржина на нечистотии/меурчиња: Течностите со висок вискозитет може да предизвикаат застој во брзината, додека меурчињата или цврстите честички можат да ги расејуваат или апсорбираат звучните бранови, што доведува до слабеење на сигналот, нестабилно време на пропагација или дури и губење на сигналот, директно намалувајќи ја точноста на мерењето.
• Тип на флуид: На пример, брзината на звукот кај гасовите и течностите значително се разликува. Ако мерачот не е калибриран за специфичниот тип на флуид, точноста на двете мерења ќе биде значително засегната.

II. Фактори на условите за инсталација

1. Позиција и метод на инсталација на сензорот

• Избор на точка за инсталација: Сензорите мора да се инсталираат на прави делови од цевките. Доколку има извори на пречки низводно (како што се лакти, вентили или пумпи) и не се резервирани доволно прави делови од цевките (обично е потребно повеќе од 10 пати поголем дијаметар од цевката низводно и 5 пати поголем дијаметар), распределбата на брзината ќе биде нарушена (како што беше споменато претходно).
• Грешки во методот на инсталација: Отстапувањата во растојанието помеѓу сензорите, неправилните агли на навалување (не се усогласени со оската на цевката) или нееднаквата примена на спојката (за сензори со стегање) ќе предизвикаат грешки при мерењето на должината или аголот на патеката на ширење на звучниот бран, воведувајќи фиксни отстапувања.

2. Состојба на цевките

• Компатибилност на дијаметарот на цевката: Ако номиналниот дијаметар на цевката на мерачот на проток не се совпаѓа со вистинскиот дијаметар на цевката (или не се врши корекција на дијаметарот), ќе се појават грешки во формулата за конверзија на брзина-проток (проток = брзина × површина на пресек), што директно ќе влијае на измерената вредност.
• Материјал на цевката и состојба на внатрешниот ѕид: Материјалот на цевката (на пр., метал, пластика) влијае на пенетрацијата на звучните бранови (пластичните цевки имаат помало слабеење на звучните бранови, додека металните цевки бараат земање предвид на дебелината на ѕидот); лупењето, корозијата или зголемената грубост на внатрешниот ѕид ќе ја променат патеката на рефлекција/прекршување на звучниот бран, предизвикувајќи дисторзија на сигналот.

III. Фактори на перформанси на опремата

1. Перформанси на сензорот

• Фреквенција и чувствителност: Работната фреквенција на сензорот мора да одговара на својствата на течноста (на пр., ниските фреквенции се потребни за течности со висок вискозитет за да се намали слабеењето); недоволната чувствителност ќе резултира со неможност за идентификување на слаби сигнали, намалувајќи ја стабилноста на мерењето.
• Способност за спречување на пречки на сигналот: Ако способноста на сензорот за филтрирање на сигналите на звучните бранови е недоволна, тој е подложен на пречки од вибрации на цевките и бучава од турбуленција на течности, што доведува до флуктуации во измерените вредности и зголемени случајни грешки.

2. Хардвер и алгоритми на броило

• Можности за обработка на сигнали: Временската разлика во ширењето на звучниот бран е обично на ниво од наносекунди. Ако точноста на времето на мерачот (на пр., брзина на семплирање, стабилност на часовникот) е недоволна или ако има поместување во колото за засилување/филтрирање на сигналот, ќе се воведат систематски грешки.
• Оптимизација на алгоритмите: Напредните алгоритми за дигитална обработка на сигнали (на пр., адаптивно филтрирање, технологија за мерење со повеќе канали) можат да го намалат мешањето на шумот и да ги компензираат грешките предизвикани од нееднаквата распределба на брзината, подобрувајќи ја точноста на читањето; обратно, поедноставните алгоритми ќе ги засилат отстапувањата од мерењето.

IV. Фактори на мешање во животната средина

1. Надворешен шум и вибрации

• Механичките вибрации во индустриските објекти (на пр., од пумпи или мотори) може да предизвикаат поместување на сензорот или резонанца на цевките, менувајќи ја патеката на ширење на звучниот бран; силниот шум (на пр., високофреквентни електромагнетни сигнали, акустични пречки) може да ги удави ефективните сигнали, што доведува до скокови на измерените вредности.

2. Електромагнетна интерференција (ЕМИ)

V. Поставување на опсегот и фактори на калибрација

1. Рационалност на поставувањето на опсегот

• За точност во полна скала: Ако опсегот на полна скала е поставен преголем (далеку ја надминува вистинската максимална брзина на проток), вистинската брзина на проток ќе остане во нискиот опсег долго време. Апсолутната грешка на точноста во полна скала (±b% × полна скала) значително ќе се зголеми пропорционално на ниската брзина на проток (на пр., полна скала = 1000 m³/h, вистинска брзина на проток = 100 m³/h, ±1% грешка во полна скала = ±10 m³/h, со релативна грешка од ±10%).
• За точност на отчитување: Поставувањето на опсегот премногу мал ќе предизвика пречекорување на опсегот при високи брзини на проток, што ќе резултира со заситени измерени вредности; поставувањето премногу големо не влијае директно на релативната грешка на точноста на отчитувањето (бидејќи грешката е поврзана со вистинската вредност), но јачината на сигналот може да биде недоволна при ниски брзини на проток, индиректно зголемувајќи ги грешките.

2. Квалитет на калибрација

• Калибрацијата е основниот процес за одредување на „отстапувањето помеѓу измерените вредности и вистинските вредности“. Доколку опремата за калибрација нема доволно точност или процесот на калибрација е нестандарден (на пр., нема калибрација во повеќе точки низ целиот опсег), систематската грешка на мерачот ќе се зголеми, а и точноста на отчитувањето и точноста на полна скала ќе отстапуваат од нивните номинални вредности.

VI. Резиме

• Основни заеднички фактори: Распределбата на брзината на флуидот, стандардизацијата на инсталацијата, перформансите на сензорот, пречките од околината и квалитетот на калибрацијата се фундаментални фактори што влијаат на точноста, директно одредувајќи го отстапувањето помеѓу измерените вредности и вистинските вредности.
• Диференцирани влијанија: Поставувањето на опсегот има позначајно влијание врз точноста во полна скала (релативна засилување на грешките при ниски брзини на проток); точноста на читањето, од друга страна, повеќе се потпира на способноста на алгоритмот за обработка на сигнали да ги фати сигналите со низок проток и да ги компензира грешките предизвикани од нееднаквата распределба на брзината.