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산업 초음파 유량계 시스템 원리:

초음파 유량계는 액체, 가스 또는 증기의 유량을 측정하는 용적식 유량계이다.그들은 흔히 석유가스, 제약, 식품음료업종에 사용된다.유량계는 비행시간이나 도플러 기술을 이용해 유량을 측정한다.

비행 시간 원리를 채택한 유량계에는 한 쌍 이상의 센서가 있다.초음파가 두 방향으로 발사되는 시간을 측정하여 유량을 계산할 수 있다.이런 기술은 일반적으로 상대적으로 순수한 매체를 수요하며 립자량은 5% 미만이어야 한다.1% 보다 우수한 정밀도를 구현할 수 있습니다.

도플러 방법을 사용할 때 초음파 압력파는 유체 중의 운동 입자에 반사된다.이 입자들의 속도는 회파 신호에서 도플러 오프셋을 생성하여 유량을 확정할 수 있다.실제 응용에서 이 측정 방법의 정밀도는 보통 3% 를 넘지 않는다.

초음파 유량계에는 전원, 센서 인센티브, 신호 조정, 모듈러 회전기, 프로세서, 디스플레이, 키보드 및 다양한 통신 옵션(예: 4mA~20mA, HART, RS-485, 무선 등)이 포함됩니다.

산업 초음파 유량계 시스템 설계 고려사항 및 주요 과제:

이 솔루션 가이드는 비행 시간 원리에 기반한 초음파 유량계에 중점을 둡니다.다음 신호 체인은 특히 다중 쌍의 센서가 있는 응용 프로그램에서 높은 성능을 요구하는 응용 프로그램에 가장 적합합니다.이러한 설계는 높은 측정 정밀도를 구현해야 하는 것 외에도 종종 상당히 엄격한 공간 제한이 있습니다.

액체 초음파 유량계는 일반적으로 1MHz 초음파 주파수를 사용한다.시스템 정밀도는 업스트림 및 다운스트림 비행 시간 측정의 정밀도와 직접 관련이 있습니다.따라서 일반적으로 FPGA를 사용하여 펄스 발사 및 수신 시퀀스를 제어합니다.또한 송신 및 수신 신호 경로 지연의 가능한 모든 편차를 심각하게 고려해야 합니다.

또 다른 중요한 측면은 신호 체인을 수신하는 데 높은 이득이 필요하다는 것입니다.이 이득은 일반적인 범위가 60dB 이상인 다양한 흐름 조건과 파이프 크기에 맞게 동적으로 조정할 수 있어야 하므로 낮은 소음의 수신 신호 체인 경로가 필요합니다.

센서 인센티브는 켜기 / 끄기 또는 파형 발생기일 수 있습니다.파형 발생기는 일반적으로 비용과 복잡도를 증가시키지만, 사용자는 출력 신호를 더 잘 제어하여 더 정확하고 더 노련한 유량계 설계를 실현할 수 있다.

신호 처리는 신호를 수신하는 정확한 타임 스탬프를 결정하기 위해 많은 필터와 FFT 분석이 필요하며, 이는 DSP 프로세서를 사용하여 완료할 수 있으며 필요한 인터페이스 프로토콜도 지원할 수 있습니다.