طراحي و پياده سازي دبي‌سنج فراصوت چهارمسيره با استفاده از روش تفاضل زماني

Design and Fabrication of a Four-path Ultrasonic Flowmeter using the Time-difference Method

يك دبي‌سنج فراصوت چهار مسيره با نصب فرستنده/گيرنده‌هاي امواج فراصوت بر روي يك لوله 8 اينچي طراحي و ساخته شد. با عبور كنترل شده سيال ازدرون دبي‌سنج ساخته شده، سرعت سيال در چهار لايه مختلف با استفاده از روش تفاضل زماني(Time-difference) اندازه گيري شد. با استفاده از روش انتگرال گيري عددي به روش گاوس-لژاندر و اعمال تقريب مهندسي، نرخ شارش سيال بدست آمد. با مقايسه پاسخ دبي‌سنج ساخته شده با پاسخ يك دبي‌سنج تجاري مرجع، صحت عملكرد سيستم در نرخ جريانهاي مختلف مورد آزمايش قرار گرفت. همچنين با مقايسه پاسخ آن با پاسخ يك دبي‌سنج فراصوت تك مسيره معادل، خطاي اندازه گيري آنها مقايسه گرديد. نتيجه بيانگر خطاي متوسط كمتر از 3% در نرخ سرعتهاي بالاتر از m/s5/0 و خطاي متوسط 15% در سرعتهاي كمتر از m/s 3/0 بود. متوسط خطاي متوسط دبي‌سنج تك مسيره در تمام سرعتها حدود20% بالاتر از خطاي سرعت سنج چهار مسيره بود.

A four-path ultrasonic flow meter was designed and fabricated by using of ultrasonic transmitter/receivers on an 8-inch pipe. By passing fluid through the flowmeter at a controlled rate, the velocity was measured in different layers using the time-difference method. Fluid flow rate was estimated by Gauss-Legendre numerical integration method and applying of the engineering approximation. By comparison of the results with the actual measurement done by a calibrated reference flow meter, the accuracy of the system was tested at various flow rates. It also was compared with the measurement of an equivalent one-path ultrasonic flowmeter, and the measurement errors were calculated. The test result represented that, the average error of measurement is less than 3% at the speeds of 0.5 m/s and more. The average error was more than 15% at the speeds below 0.3 m/s. The measurement error of the one-path flowmeter was 20% more than that of four path one.