Hvad er forskellene i struktur og målenøjagtighed mellem single-path og multi-path ultralydsvandmålere

I moderne smart vandstyring og industriel flowmåling og kontrol er ultralydsvandmålere blevet et almindeligt måleværktøj på grund af deres mangel på mekanisk bevægelige dele, lave trykfald og høje nøjagtighed. Ultralyds vandmålere er primært kategoriseret i single-path og multi-path design, afhængigt af antallet af akustiske bølgebaner. At forstå kerneforskellene mellem disse to strukturer med hensyn til princip, sammensætning og målenøjagtighed er afgørende for at vælge den flowmåler, der passer bedst til din applikation.

Strukturelt design og akustisk bølgebanelayout

1. Enkeltvejs ultralydsvandmåler

Som navnet antyder, bruger en enkeltvejs ultralydsvandmåler kun ét transducerpar (dvs. én akustisk bølgemålebane) på tværs af flowtværsnittet.

Strukturelle egenskaber: Dette design er det enkleste og relativt billige. To transducere er typisk placeret skråt langs rørdiameteren eller langs en specifik kordelængde og danner en enkelt akustisk stråle. Akustiske bølger udbreder sig langs denne faste vej, både opstrøms og nedstrøms, og strømningshastigheden langs denne vej beregnes ved hjælp af transit-tidsmetoden.

Gældende scenarier: Anvendes typisk i rør med lille diameter eller til måleraflæsning i boligområder med moderate krav til målenøjagtighed. Fordi den akustiske bølgebane er enkelt, kan den gøres mere kompakt og giver større installationsfleksibilitet.

2. Multi-Path Ultrasonic Vandmåler

Multi-path ultralydsvandmålere anvender to eller flere transducerpar (f.eks. to-kanals, tre-kanals eller fire-kanals) installeret på tværs af rørtværsnittet, hvilket skaber flere akustiske bølgebaner.

Strukturelle egenskaber: Strukturen er relativt kompleks og kræver flere transducere og mere sofistikerede signalbehandlingskredsløb. Disse akustiske bølgebaner er typisk fordelt langs forskellige korderetninger for at maksimere dækningen eller simulere hastighedsfordelingen over strømningstværsnittet.

Kerneteknologi: Vandmålere med flere veje bruger numerisk integration eller vægtede gennemsnitsalgoritmer til omfattende at beregne strømningshastighederne langs flere veje og bestemme gennemsnitshastigheden over hele tværsnittet, hvorved der opnås højere præcision flowmåling.

Anvendelige scenarier: Anvendes primært i vandforsyningsnetværk med stor diameter, handelsoverførsel, højpræcisions industriel måling og applikationer, der kræver ekstremt høje turndown-forhold.

Målenøjagtighed og flowregimetilpasning

Strukturelle forskelle bestemmer direkte det betydelige gab i målenøjagtighed og flowregimetilpasning mellem de to vandmålere.

1. Afhængighed af hastighedsfordeling

Vand i et rør strømmer ikke ensartet; i stedet udviser den en hastighedsprofil, typisk med høje hastigheder i midten og lave hastigheder nær rørvæggen. Denne hastighedsprofil kan påvirkes af interferensfaktorer såsom opstrømsventiler, albuer og pumper, hvilket resulterer i forvrænget flow.

Begrænsninger af mono-kanal målere: Mono-kanal målere måler kun strømningshastigheden på et enkelt punkt eller langs en linje i et tværsnit. De antager, at den faktiske hastighedsfordeling er i overensstemmelse med en ideel hastighedsfordeling (såsom fuldt udviklet flow) og bruger en fast korrektionsfaktor til at konvertere vejhastigheden til en gennemsnitshastighed. Når først det faktiske flowmønster er forvrænget, bliver korrektionskoefficienten ineffektiv, hvilket fører til et kraftigt fald i målenøjagtigheden. Dette er den største nøjagtighedsflaskehals i et enkeltkanalssystem.

Fordele ved multikanalsystemer: Ved at indsamle flere strømningshastighedsprøver på forskellige steder kan multikanalsystemer i højere grad fange den sande form af strømningshastighedsfordelingen. Ved at bruge sofistikerede numeriske integrationsalgoritmer kan multikanalsystemer effektivt kompensere for og korrigere forvrængede flows, hvilket væsentligt reducerer fejl forårsaget af flowmønsterforstyrrelser. Derfor er deres målenøjagtighed betydeligt højere end for et enkeltkanalsystem. Stabilitetsfordelen ved flerkanalsystemer er særligt udtalt under mindre end ideelle installationsforhold (såsom utilstrækkelig lige rørlængde).

2. Mulighed for sænkning og lav-flow-måling

Turndown-forholdet måler en ultralydsvandmålers evne til at opretholde nøjagtigheden over et bredt flowområde.

På grund af deres evne til at behandle svage signaler og nøjagtigt fange strømningshastighedsfordelingen, har multikanalsystemer ofte et højere turndown-forhold. Det betyder, at de kan opretholde en stabil måling ved ekstremt lave flow (såsom ved Q1 flowpunktet), hvilket gør dem mere værdifulde til lækageovervågning.

Når flowhastigheden er lav, er hastighedsforskelsignalet på lydbølgebanen svagt, og hastighedsfordelingen påvirkes lettere af temperatur, bobler osv. Den nedre grænse for målenøjagtighed er høj, og rækkeviddeforholdet er relativt begrænset.