ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกคืออะไร?

ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก คือปรากฏการณ์ที่ความถี่ของสัญญาณอัลตราโซนิกเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคหรือของเหลวภายในท่อ การเปลี่ยนแปลงความถี่นี้ใช้ในการกำหนดความเร็วของของเหลว และจากนั้นจึงสามารถคำนวณอัตราการไหลได้

หลักการทำงานของปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิค:

ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคที่ใช้หลักการดอปเปลอร์ ระบบทำงานดังนี้:

การส่งผ่านคลื่นอัลตราโซนิก: เครื่องวัดอัตราการไหลจะส่งคลื่นอัลตราโซนิกเข้าไปในของเหลวผ่านตัวแปลงสัญญาณ

การสะท้อนจากอนุภาค: ในหลายกรณี ของเหลวไม่ได้บริสุทธิ์ แต่มีอนุภาคแขวนลอย ฟองอากาศ หรือสิ่งเจือปนอื่นๆ เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกกระทบกับอนุภาคหรือฟองอากาศที่เคลื่อนที่เหล่านี้ คลื่นจะสะท้อนกลับไปยังตัวแปลงสัญญาณ

การเปลี่ยนแปลงความถี่: การเคลื่อนที่ของอนุภาคทำให้ความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิกที่สะท้อนกลับเปลี่ยนแปลงไป:

หากกระแสของเหลวไหลเข้าหาตัวแปลงสัญญาณ ความถี่สะท้อนจะสูงขึ้น (การเปลี่ยนแปลงดอปเปลอร์ในเชิงบวก)

หากกระแสของเหลวไหลออกไปจากตัวแปลงสัญญาณ ความถี่สะท้อนจะต่ำลง (การเปลี่ยนแปลงดอปเปลอร์เชิงลบ)

การคำนวณการเปลี่ยนแปลงความถี่: ปริมาณการเปลี่ยนแปลงความถี่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของของเหลว ยิ่งของเหลวเคลื่อนที่เร็วเท่าไร การเปลี่ยนแปลงความถี่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การคำนวณอัตราการไหล: โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์ และทราบคุณสมบัติของของเหลวและรูปทรงเรขาคณิตของท่อ เครื่องวัดอัตราการไหลสามารถคำนวณความเร็วของของเหลวได้ จากนั้นสามารถคำนวณอัตราการไหลได้โดยการคูณความเร็วของของเหลวด้วยพื้นที่หน้าตัดของท่อ

ปัจจัยที่มีผลต่อปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิค:

ความเข้มข้นของอนุภาค: ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์อาศัยการมีอยู่ของอนุภาค (หรือฟองอากาศ) ภายในของเหลว หากของเหลวสะอาดมากหรือไม่มีของแข็งแขวนลอย คลื่นอัลตราโซนิกอาจไม่สะท้อนกลับอย่างเพียงพอ ส่งผลให้การวัดไม่แม่นยำหรือล้มเหลว

ขนาดอนุภาค: อนุภาคหรือฟองอากาศขนาดใหญ่จะสะท้อนคลื่นอัลตราโซนิกได้ดีกว่า ทำให้ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์ได้ง่ายขึ้น อนุภาคขนาดเล็กอาจไม่สร้างการสะท้อนที่แรงพอที่จะตรวจจับได้ด้วยระบบ

ลักษณะการไหล: ลักษณะการไหล (แบบปั่นป่วนหรือแบบราบเรียบ) สามารถส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดแบบดอปเปลอร์ได้ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดแบบดอปเปลอร์จะเหมาะสมกว่าสำหรับการไหลแบบปั่นป่วน ซึ่งอนุภาคเคลื่อนที่อย่างไม่เป็นระเบียบและไร้ทิศทาง

คุณสมบัติของของเหลว: ความเร็วของเสียงในของเหลวมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์ อาจจำเป็นต้องปรับเทียบเครื่องวัดสำหรับของเหลวแต่ละประเภท เนื่องจากความเร็วของเสียงจะแตกต่างกันไปตามความหนาแน่น อุณหภูมิ และองค์ประกอบของของเหลว

ประเภทของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์อัลตราโซนิก:

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์ชนิดหนีบเครื่องวัดเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องตัดท่อ โดยจะหนีบเข้ากับด้านนอกของท่อและวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิกขณะที่ผ่านของเหลว

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบดอปเปลอร์ชนิดติดตั้งในท่อมิเตอร์เหล่านี้ติดตั้งโดยตรงในท่อส่ง โดยเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะส่งและรับคลื่นเสียงจากภายในของเหลว