Das Messprinzip des Ultraschall-Open-Channel-Durchflussmessers basiert auf der Kombination von Ultraschall-Verbreitungseigenschaften und dem Prinzip der Flüssigkeitsmechanik, um die präzise Durchflussberechnung durch berührungsfreie Messung zu erreichen, dessen Kern in zwei Schlüsselknüpfe der Flüssigkeitsspiegelmessung und Durchflusskonvertierung unterteilt werden kann:
I. Flüssigkeitsspiegelmessung: Ultraschall-Echo-Abstandsmesstechnik
Durchflussmesser senden hochfrequente Schallimpulse (in der Regel 50-200 kHz) vertikal auf die Flüssigkeitsoberfläche durch eine Ultraschallsonde, die sich in der Luft mit einer Geschwindigkeit von 331,4 + 0,6 tm / s (t ist die Umgebungstemperatur) verbreitet und nach Berührung mit der Flüssigkeitsoberfläche zur Sonde zurückreflektiert. Das Gerät berechnet den Abstand zwischen der Sonde und der Flüssigkeitsoberfläche D = v × Δt/2 durch die Messung der Zeitdifferenz zwischen dem Senden und dem Empfangen Δt in Kombination mit der Schallgeschwindigkeit v. Beispielsweise beträgt die Schallgeschwindigkeit bei 25 °C 346,4 m/s, wenn Δt 1 ms beträgt, dann ist die Flüssigkeitsspiegelhöhe D = 0,1732 m. Um den Installationshöhenfehler zu beseitigen, muss das Gerät die Sonde auf den Referenzabstand L des "Null-Flüssigkeitsniveaus" einstellen, der endgültige Flüssigkeitsniveau H = L-D, die Auflösung kann bis zu 1 mm und die Genauigkeit ± 3 mm sein.
2. Durchflusskonvertierung: Modell für den Wasserstand des Tanks - die Durchflussverhältnis
Der offene Kanalstrom ist nicht linear in Beziehung zum Flüssigkeitsniveau, und der Flüssigkeitsniveau muss über Standard-Barriers (wie Basher-Barrier, Dreiecksbarren, Rechtecksbarren) in den Durchfluss umgewandelt werden. Nehmen Sie den Bachel-Schlauch zum Beispiel, bestimmt die Breite des Schlauchkanals b den Durchflusskoeffizienten, und die eingebaute Erfahrungsformel Q = C × H (Q ist der Durchfluss, C ist der Schlauchkoeffizient, n ist der Index) berechnet den Durchfluss automatisch durch den Echtzeitspiegel H. Zum Beispiel ist ein Bachelor-Schlauch mit einer Breite von 0,3 m, der bei einem Flüssigkeitsniveau von 0,5 m den Durchfluss Q≈ 0,15 m³/s erreicht. Bei Nicht-Standard-Trennen muss eine Flüssigkeitsniveau-Durchflusskurve durch Feldkalibrierung erstellt werden, um die Messgenauigkeit zu gewährleisten.
Multikanaltechnologie: Verbesserung der Genauigkeit der komplexen Flussmessungen
In großen offenen Kanälen können Wirbeln oder ungleichmäßige Durchflussgeschwindigkeitsverteilungen auftreten, wenn die Mehrkanal-Ultraschallmesstechnik verwendet wird. Durch die Installation mehrerer Sondenpaare in unterschiedlichen Höhen der Kanäle werden die Durchflussgeschwindigkeiten der einzelnen Kanäle synchron gemessen, die durchschnittliche Durchflussgeschwindigkeit wird mit einem gewichteten Durchschnittsalgorithmus berechnet und der Durchfluss mit Flüssigkeitsspiegeldaten ermittelt. Diese Technologie reduziert die Messfehler von 5% auf weniger als 1% des Monokanals, insbesondere bei weiten Kanälen oder nicht vollen Zuständen.