Le principe de mesure du débitmètre à canal ouvert à ultrasons est basé sur la combinaison des caractéristiques de propagation des ultrasons et des principes de la mécanique des fluides, permettant un calcul précis du débit par mesure sans contact, dont le noyau peut être divisé en deux liens clés: mesure du niveau et conversion du débit:
I. mesure de niveau: technologie de mesure de distance par écho ultrasonique
Le débitmètre émet des impulsions acoustiques à haute fréquence (typiquement 50 - 200 kHz) verticalement vers le niveau du liquide à l'aide d'une sonde à ultrasons qui se propage dans l'air à une vitesse de 331,4 + 0,6 TM / S (t étant la température ambiante) et se réfléchit vers la sonde après avoir touché le niveau du liquide. Le dispositif calcule la distance d = v × Δt / 2 de la sonde au niveau du liquide en mesurant la différence de temps Δt entre l'émission et la réception, combinée à la vitesse du son v. Par exemple, dans un environnement de 25 ° C, la vitesse du son est de 346,4 M / s, si Δt est de 1 ms, la hauteur de niveau D = 01732 m. Pour éliminer les erreurs de hauteur d'installation, l'équipement doit prérégler la distance de référence l de la sonde au « niveau zéro», niveau final h = L - D, résolution jusqu'à 1 mm, précision ± 3 mm.
II. Conversion du débit: modèle de relation niveau - débit du réservoir déversoir
Le débit du canal ouvert est en relation non linéaire avec le niveau de liquide, il est nécessaire de convertir le niveau de liquide en débit à travers un réservoir de déversoir standard (par exemple, réservoir barschel, déversoir triangulaire, déversoir rectangulaire). En prenant l'exemple d'une cuve de barschel, dont la largeur B du canal de gorge détermine le coefficient de débit, l'appareil est construit avec la formule empirique q = C × hⁿ (Q est le débit, c est le coefficient de la cuve déversoir, n est l'indice) qui calcule automatiquement le débit par le niveau h en temps réel. Par exemple, une gorge de barschel de 0,3 m de large, avec un débit Q ≈ 0,15 m³ / s lorsque le niveau de liquide est de 0,5 m. Pour les cuves à déversoir non standard, la courbe niveau - débit doit être établie par étalonnage sur site, garantissant ainsi la précision de la mesure.
Iii. Technologie multicanale: améliorer la précision de la mesure de l'état de fluide complexe
Dans les grands canaux ouverts, il peut y avoir des tourbillons ou une répartition inégale du débit d'eau, à ce moment - là avec des techniques de mesure par ultrasons multicanaux. En installant plusieurs paires de sondes à différentes hauteurs du canal, en mesurant les débits de chaque canal de manière synchrone, en utilisant un algorithme de moyenne pondérée pour calculer le débit moyen du profil, en combinaison avec les données de niveau pour obtenir le débit. Cette technologie permet de réduire l'erreur de mesure de 5% à moins de 1% en mono et est particulièrement adaptée aux canaux larges et peu profonds ou aux états de tube non plein.