Caudalímetro ultrasónico - Ultrasonic flow meter

Vista esquemática de un sensor de flujo.

Un medidor de flujo ultrasónico es un tipo de medidor de flujo que mide la velocidad de un fluido con ultrasonido para calcular el flujo volumétrico. Usando transductores ultrasónicos , el medidor de flujo puede medir la velocidad promedio a lo largo de la trayectoria de un haz de ultrasonido emitido, promediando la diferencia en el tiempo de tránsito medido entre los pulsos de ultrasonido que se propagan en y contra la dirección del flujo o midiendo el cambio de frecuencia. del efecto Doppler . Los medidores de flujo ultrasónicos se ven afectados por las propiedades acústicas del fluido y pueden verse afectados por la temperatura, la densidad, la viscosidad y las partículas en suspensión, según el medidor de flujo exacto. Varían mucho en el precio de compra, pero a menudo son económicos de usar y mantener porque no usan partes móviles , a diferencia de los medidores de flujo mecánicos.

Medios de operación

Hay tres tipos diferentes de caudalímetros ultrasónicos. Los medidores de flujo de transmisión (o tiempo de tránsito contrapropagado) se pueden distinguir en variedades en línea (intrusivas, humedecidas) y de pinzas (no intrusivas). Los medidores de flujo ultrasónicos que utilizan el desplazamiento Doppler se denominan medidores de flujo de reflexión o Doppler. El tercer tipo es el caudalímetro de canal abierto.

Principio

Medidor de flujo de tránsito de tiempo

Los caudalímetros ultrasónicos miden la diferencia entre el tiempo de tránsito de los pulsos ultrasónicos que se propagan con y contra la dirección del flujo. Esta diferencia de tiempo es una medida de la velocidad promedio del fluido a lo largo de la trayectoria del haz ultrasónico. Usando los tiempos de tránsito absolutos y , se pueden calcular tanto la velocidad promedio del fluido como la velocidad del sonido . Usando estos dos tiempos de tránsito, la distancia entre los transductores de recepción y transmisión y el ángulo de inclinación , si asumimos que el sonido tiene que ir en contra del flujo cuando sube y a lo largo del flujo cuando regresa hacia abajo, entonces se pueden escribir las siguientes ecuaciones de la definición de velocidad :

y

Al sumar y restar las ecuaciones anteriores obtenemos,

y

donde es la velocidad promedio del fluido a lo largo de la trayectoria del sonido y es la velocidad del sonido.

Medidores de flujo de desplazamiento Doppler

Otro método en la medición de flujo ultrasónico es el uso del desplazamiento Doppler que resulta de la reflexión de un haz ultrasónico en materiales sónicamente reflectantes , como partículas sólidas o burbujas de aire arrastradas en un fluido que fluye, o la turbulencia del propio fluido, si el el líquido está limpio.

Los caudalímetros Doppler se utilizan para lodos , líquidos con burbujas, gases con partículas que reflejan el sonido.

Este tipo de medidor de flujo también se puede usar para medir la tasa de flujo sanguíneo , pasando un haz ultrasónico a través de los tejidos, rebotándolo en una placa reflectante, luego invirtiendo la dirección del haz y repitiendo la medición, el volumen del flujo sanguíneo se puede estimar. La frecuencia del haz transmitido se ve afectada por el movimiento de la sangre en el vaso y, comparando la frecuencia del haz corriente arriba con la corriente abajo, se puede medir el flujo de sangre a través del vaso. La diferencia entre las dos frecuencias es una medida del flujo volumétrico real. También se puede utilizar un sensor de haz ancho para medir el flujo independientemente del área de la sección transversal del vaso sanguíneo.

Medidores de flujo de canal abierto

En este caso, el elemento ultrasónico mide realmente la altura del agua en el canal abierto; según la geometría del canal, el caudal se puede determinar a partir de la altura. El sensor ultrasónico generalmente también tiene un sensor de temperatura porque la velocidad del sonido en el aire se ve afectada por la temperatura.

Ver también

Referencias

enlaces externos