超音波ガス流量計 -超音波流量計とは何ですかガスパイプラインで最も一般的に使用される装置 - は、流れるガスを運ぶパイプラインに設置され、超音波の原理を使用してガス流量を測定する流量計です。シングルチャンネル超音波ガス流量計は、チャンネルを 1 つだけ備えたデバイスです。マルチ-チャンネル超音波ガス流量計には 2 つ以上のチャンネルがあります。流速を測定する超音波ガス流量計の基本原理は、ガス媒体中の超音波の伝播時間を測定することによって、速度、流量、密度などのガス流体の中心パラメータを計算することです。
時間差超音波ガス流量測定の動作原理の分析-
超音波ガス流量測定の時間差法-は、よく参照される原理です。-超音波流量計の定義- は、同じ方向と逆方向に伝播する 2 つの超音波信号間の伝播時間差を使用して、音チャネルに沿った平均ガス速度を決定します。超音波が流れるガス媒体中を伝播するとき、その速度はガスの速度に応じて変化します。具体的には、超音波の伝播速度はガス速度と同じ方向に変化します。ガス速度が増加すると、同じ方向に伝播する超音波の速度も増加します。逆に、ガスの速度が超音波の伝播と反対の方向に増加すると、それに応じて超音波の速度は減少します。
超音波管流量センサの基本構造
図 2.1 - に示すように、典型的な超音波流量計の概略図- 超音波パルスの送信と受信の両方が可能な 2 つの超音波トランスデューサー (プローブまたはトランスデューサーと呼ばれる) がパイプの片側または両側に埋め込まれています。 2 つのトランスデューサ間の超音波信号の実際の経路はサウンド チャネルと呼ばれ、1 対のトランスデューサが 1 つのサウンド チャネルを構成します。トランスデューサは、音響透過膜または音響ダクト壁の一部によって流体媒体から分離されています。{3}}単一の-チャンネル内超音波流量計、2 つの超音波トランスデューサー間の導波管は装置の軸と交差します。
図2.1に示すように、パイプの直径をD、パイプの両側に埋め込まれた2つの振動子A、Bの端面間の直線長をチャンネル長L（音道Lともいいます）とします。直径 D との関係は次のとおりです。
式中: Φ は音チャンネルの傾斜角であり、音チャンネルとパイプの軸の間の角度です。音道の傾斜角は超音波の入射角でもあります。
入射角 - については、超音波流量計の構造同様に超音波流量計のブロック図- は、流体内の音速と、音響ウェッジおよびパイプ壁材料内の音速の両方の影響を受けます。ただし、温度による音速の変化は、一般に気体材料よりも固体材料の方が小さくなります。温度変化が小さい場合、測定精度に対する音響ウェッジとパイプ壁の材質の影響は無視できます。ただし、温度変化範囲が大きい場合は、音響くさびや管壁材料の音速の大きな変化を補正する必要があります。
入射角30度のトランスデューサは、透過率が高く、エネルギー損失が少なく、励起電圧が低いため、AC電源が不便な手持ち式超音波流量計に適しています。入射角45度のトランスデューサは透過率が低くなりますが、トランスデューサの結晶サイズを大きくして励起電圧を高めることができるため、据え置き型超音波流量計や交流電源を使用できる超音波流量計に適しています。
