Ультра авианы усны тоолуур хэрхэн нарийвчлалтай хэмжилт хийдэг вэ?

Дууны долгион ашиглан усны хэмжигчийн технологи ба Ажиллах зарчим

Дууны долгион ашиглан урсгалын хэмжигчийн технологи нь нарийн нарийвчлалтай хэмжилтийг хэрхэн боломжжуулдаг вэ

Ультрацайрсан усны тоолуур нь ус хоолойгоор ямар хурдтайгаар урсаж байгааг хэмжих замаар ажилладаг. Энэ нь дууны долгион урсгалын чиглэлд болон түүнд эсрэг чиглэлд тархахад зарцуулах хугацааны зөрүүг судалж тодорхойлдог. Эдгээр тоолуур нь маш нарийн нарийвчлалтай бөгөөд усны даралт өдөр тутам өөрчлөгдөх үед ч гэсэн ойролцоогоор ±1 хувь нарийвчлалтай байдаг. Иймээс механик тоолуур шиг хугацаа өнгөрөх тусам хэсгүүдийн износоор нарийвчлал нь буурах явдал гардаггүй. Ультрацайрсан тоолуурт хөдөлгөөнтэй хэсэг байхгүй тул тасралтгүй үрэлтээс гэнэт гэмтэх асуудал гардаггүй. Түүнчлэн, тэдгээр нь цаг тутамд ойролцоогоор хагас литр хэмжээний урсгалыг ч хэмжиж чаддаг тул маш жижиг урсгалтыг илрүүлж чаддаг. Ихэд задрахаас өмнө урсгалтыг илрүүлэхийг оролдож буй хотын усны хэлтэст ультрацайрсан тоолуур нь системийг хянахад ухаалаг сонголт болдог.

Ультрацайрсан усны тоолуруудад цаг хугацааны нислэг ба Допплерын аргууд

• Нислэгийн цаг хугацаа (ToF): Цэвэр усанд ультрасоник долгионы тархах хугацааны наносекундын зөрүүг хэмждэг бөгөөд өндөр тохиромжтой нөхцөлд ±0.5% нарийвчлалд хүрдэг.
• Доплерийн арга: Тунамал бөрөлдүүснээс үүдэлтэй давтамжийн шилжилтэнд үндэслэсэн бөгөөд бохир усанд тохиромжтой ч бага нарийвчлалтай байдаг, ихэвчлэн ±2–5% байдаг.

Илүү нарийвчлалтай байдлаас шалтгаалан, ТоF нь орчин үеийн усны хуваарилалтын сүлжээнд доминант технологи болсон бөгөөд Доплер нь шороонцортой холбогдох тусгай салбарын хэрэглээнд хязгаарлагдмал хэрэглээтэй үлдсэн.

Нарийвчлалыг сайжруулахад дижитал дохио боловсруулах арга зүйн үүрэг

DSP технологи нь хоолойнуудын хэлбийлтээс үүдэлтэй байгаа саад болгоныг шүүж, дууны хурдад температурын өөрчлөлтөөс (Цельсийн градус тутамд ойролцоогоор ±2 хувь) үүдэлтэй нөлөөллийг тохируулдаг тул зүйлсийг илүү сайн ажиллуулдаг. Өнгөрсөн жилийн зарим судалгааны дагуу аналог арга замын оронд DSP-г ашиглах нь бага урсгалын хэмжилтийн нарийвчлалыг ойролцоогоор 37% сайжруулдаг байна. Эдгээр ухаалаг процессорууд секунд тутамд мянган цахилгаан дохиог шалгаж, системд урсгалын турбулент ч байсан, агаарын болор ч байсан бүхнийг тогтвортой ажиллах боломжийг олгодог. Ийм бодит цагийн шинжилгээ нь нарийвчлал чухал байдаг үйлдвэрлэлийн орчинд маш чухал ач холбогдолтой.

Өөр өөр нөхцөлд усанд дууны долгион тархах

Хэт авианы дохио температур бүр 1°C бурахад дунджаар 4 м/с-иар удаашрана, гэхдээ интеграцит дулааны сенсорууд нь бодит цагт засвар хийх боломжийг олгоно. Үйлдвэрийн хөргөгч шингэнтэй шиг нарийн шингэнтэй орчинд дохионы сулрал 15% хүрч болох бөгөөд үүнийг тохируулга хийх замаар багасгадаг. Зөв тойрсон трансдьюсерууд стандарт 0–40°C ажиллах хязгаарт дохионы алдагдал 1 дБ-аас бага байхыг хангана.

Бодит нөхцөлд нарийвчлалд нөлөөлөх гол хүчин зүйлс

Урсгалын бүтэц болон суурилуулалтын саатлууд найдвартай байдлын хувьд үзүүлэх нөлөө

Хиймэл нөхцөлд бүх зүйл боловсронгуй үед ультра авианы тоолуурууд ихэвчлэн ойролцоогоор 1% нарийвчлалд хүрдэг боловч урсгалын хэв загвар тогтвортой бус байдаг бодит суурилуулалтад асуудал гардаг. Шилжилт, холбоос, насосын ойролцоо шингэн урсах үед урсгалын хэв загварыг алдагдуулдаг. Энэ төрлийн турбулентность хэмжилтийн олон төрлийн асуудлыг үүсгэдэг. Орчны нөлөөллийн сүүлийн үеийн судалгаанд ийм нөхцөлд алдаа ойролцоогоор 3% хүрч болохыг тогтоосон. Зүйлсийг гладиалан ажиллуулахын тулд инженерүүд ихэвчлэн эхлээд гоё шулуун хоолойд тоолуурыг суурилуулахыг зөвлөдөг. Тоолуурын өмнө хоолойн диаметрээс дор хаяж 10 дахин, ард нь түүний ойролцоогоор хагас зайд байрлах нь эдгээр хурц урсгалын илрэлтийг хамгийн бага болгоход хамгийн сайн ажилладаг.

Усны чанарын нөлөөлөл, түүнд хамаарах бохирдлууд, биофильмийн үүсэлт

100 μm-с том хэсгүүд дууны доод давтамжийн сигналыг сарниулах бөгөөд сигналын нарийвчлалыг бууруулдаг. Үүнээс гадна, хөндий элементийн гадаргууд минералжсан тунамал болон микробиологийн био найрлага үүсэх нь дууны эсэргүүцлийг өөрчилдөг. 2023 оны судалгаа нь 0.5 мм-с илүү зузаан био найрлагын үе нь урсгалын хурдны тооцоололд 0.5% алдаа үүсгэдэг бөгөөд цэвэршүүлээгүй усны системд үе үе шалгалт хийх шаардлагатай болохыг харуулж байна.

Хоолойн диаметр, материал, хэмжээний дууны доод давтамжийн дохио дамжуулахад үзүүлэх нөлөө

Хоолойн онцлог шинж чанар нь дохио дамжуулах үр ашгийг ихэд нөлөөлдөг. Ижил нөхцөлд боловсруулсан суулгацан болон тугалжсан ганган харьцуулахад хөнгөн цагаан ган нь ультра ямар ч ч гэсэн энергийн 98%-ийг хадгалж байдаг бол тугалжсан төмөр нь зөвхөн 92%-ийг хадгалдаг. NIST-ийн 2024 оны шинжилгээний дагуу DN50 хоолойн хувьд материал бүрд нарийвчлалын 0.8% хэлбэлзэл гарч байсан ба DN200 хоолойд замын урт ихсэх, ханатай харилцах явцад энэ нь 1.2%-р нэмэгддэг байв.

Бага урсгалын нөхцөлд ажиллах үед үзүүлэх ажиллагааны хэцүү байдал

0.3 м/с-ийн доорх урсгалын хурднаас бага үед дохио ба шуугианы харьцаа хурдан буурдаг. 2022 онд явуулсан талбайн туршлагууд нь усны хэмжигчийн нарийцадгийн 80% нь бүрэн хэмжээний 20%-иас бага урсгалд унах үед гардаг болохыг харуулсан. Орчин үеийн загварууд энэ асуудлыг тогтвортой байдлыг алдалгүй мэдрэг чанарыг сайжруулах зорилгоор далайц дээрхийн тохируулгын алгоритмуудыг ашиглан шийдвэрлэдэг.

Зохистой суурилуулалт ба хувиргаурын эгнэлтийн стандарт практикууд

Хувиргаурын сонголт ба нийцэл харилцааны авч үзэх асуудлууд

Хоолойн материал болон түүгээр юу урсаж байгаагаас хамааран зөв трансдьюсерийг сонгох нь сигнал алдагдах асуудлыг саатуулахад ихээхэн ялгааг үзүүлдэг. Зэвэрдэггүй гангаар хийсэн загварууд цэвэр ундааны усны системд илүү сайн ажилладаг бол, тусгай давхаргатай загварууд нь зэврэлт үүсэх эсхүл бохир усны системтэй ажиллах хатуу нөхцөлд илүү тэсвэртэй байдаг. 2023 оны сүүлчийн үеийн талбайн шалгалтууд нь суурилуулагчид давтамжийн тохиргоог буруу хийх үед томоохон хотамжийн суурилуулалтанд хэмжилтийн алдаа нь хагас хувь ба хоёр хувийн хооронд хазайж эхэлснийг харуулсан. Ийм төрлийн нарийвчлалын дутагдал нь практик нөхцөлд компонентуудыг зөв сонгох, зохицуулахын чухлыг дахин нэг баталгаажуулж байна.

Трансдьюсерийн Оновчтой Байршил, Зай, Тэнхлэгийн Техник

Нарийн төвөгтэй утгыг зөв хэмжих нь ойролцоогоор нэг градусаас доош налуулах өнцгийг зөв тохируулахаас хамаарч байдаг бөгөөд дууны долгионуудыг муудахаас сэргийлэхийн тулд зайн хооронд ижил зайн зай байлгах шаардлагатай. Хавхлага дээр суурилсан төхөөрөмжүүдийн хувьд метр хүртэл ойролцоогоор гучиас жаран диаметртэй шулуун хоолой байвал өдөр тутамд урсгал өөрчлөгдөх үед илүү сайн урсгалын загвар үүсэхэд тусалдаг. Бодит ертөнцийн туршилтууд нь мөн гайхалтай зүйлийг харуулсан: хэрэв тохируулга нь гурван цэгийн гурван градусын бага алдаатай байгаа ч 100-500 миллиметр хоорондох дунд зэргийн хоолойнуудын хувьд хэмжилтийн нарийвчлал 1.2 хувь хүртэл буурч болно.

Шулуун хоолойн шаардлага ба урсгалын саадыг хамгийн бага байлгах

Помп эсвэл хяналтын краны дараа суурилуулах үед турбулентийг бууруулахын тулд 15–20 гуурын диаметртэй шулуун хэсгийг зөвлөж байна. Орон зай хязгаарлагдмал нөхцөлд урсгалын нөхцөл байдлыг сайжруулах нь хурдны тархалтын ивээлтийг бууруулж, 2024 оны урсгалын судалгаагаар харуулснаар холбоотой алдааг 73%-иар бууруулдаг.

Тунамжийн системд нарийвчлалыг сайжруулах талаарх тохиолдол

Америкийн дунгийн бүсийн усны дүүрэг 142 ультра авиан метрүүдийн хувьд трансдьюсерийн байршлыг зөв болгох ажлыг хийж, дунджаар 0.8% нарийвчлалыг засварлаж, зургаан сарын дотор нэхэмжлэх нарийвчлалыг сэргээсэн. Засварын дараах оношлогоо нь 0.1-ээс 4 м/с хүртэлх урсгалын хурданд тогтвортой дохионы чанарыг баталж, зөв байршил нь системийн хэмжилтийн бүрэн бүтэн байдлыг шууд хэрхэн нөлөөлөхийг харуулсан.

Калибрлал, үйлчилгээ, хангамж болон урт хугацааны тогтвортой байдал

Ультра авиан усны метрийн нарийвчлалыг хадгалах калибрлалын аргачлал

Эх дамжуулагчийн нарийвчлалыг хугацаа өнгөрөх тутамд ±1% түвшинд байлган ажиллахыг биенцэгтэй тохируулга дэмждэг. Салбарын судалгаагаар зохих тохируулгын интервалыг баримтлах нь наслаж буй системүүдийн хэмжилтийн алдааг 83% бууруулдаг бөгөөд трансдьюсерийн нас, дотоод масштаблалтаас үүдэлтэй нарийвчлалын хазайлтыг эсрэгтэй байна.

Хяналт шалгалтанд суурилсан стандартууд болон талбайн шалгалтын аргачлал

NIST-ийн стандартад суурилсан тохируулгын байгууламжууд нь компаниудад тоолуурын ажиллагааг газар дээр нь шалгах боломжийг олгодог. ISO 17025-ийн гэрчилгээтэй эталон цэлмэгтэй гар утасны туршилтын төхөөрөмжүүд талбайн нөхцөлд 0.5%-аас бага нарийвчлалын алдаатай ажиллах боломжийг хангаж, системийг зогсоохгүйгээр нэхэмжлэх чанартай хэмжилтийг найдвартай хийхэд тусалдаг.

Автомжуулсан тохируулга болон диагностикийн хэрэгслийн дэвшил

Орчин үеийн цахилгаан-долгионы тоолуурууд нь бодит цагт 14 чухал ажиллагааны параметрийг хянах боломжийг өгдөг өөрийгөө шалгах чадвартай. Ийм системүүд дохионы хүч, долгионы дамжуулалтын хугацааны хазайлт зэрэг үзүүлэлтүүд урьдчилан тогтоосон түвшингээс давах үед мэдээлэл илгээж, нарийвчлал алдагдахаас өмнө урьдчилан сэргийлэх зорилгоор засвар үйлчилгээг идэвхжүүлдэг.

Ажиллах хугацаа, нас барих нөлөө ба хугацааны дараа хэмжилтийн хазайлт

Урт хугацааны хазайлт нь ихэвчлэн эпоксид баглаа материалын чанарын бууралтаас үүдэлтэй бөгөөд талбайн тайлангийн 72% нь энэ шалтгаантай. Гэсэн хэдий ч баглаа материалын салбарын ахиц нь усанд хлорлогдсон системд дуудлын хувиргуурыг солих шаардлагатай болохоос өмнө 12–15 жилийн үйлчилгээний хугацааг хангах боломжийг олгосон.

Өгөгдлийн цэг: 10 жилийн турш <1% нарийвчлалын хазайлтыг харуулсан NIST-ийн судалгаа

Долоон цагаан бүсэд 284 дуудлын усны тоолуурыг 10 жилийн турш талбайн үнэлгээг хийсэнд дундаж нарийвчлалын хадгалалт 99.2% байсан бөгөөд нэг ч том компонентийг солихгүйгээр хугацааны туршид 89% нь 1%-иас бага алдаатай ажилласан. Энэ нь зөв суурилуулж, зөв үйлчилгээтэй байвал урт хугацааны найдвартай байдлыг баталдаг.

Түгээмэл асуулт

• Дуудлын усны тоолуур гэж юу вэ? Дуудлын усны тоолуур нь хоолойд урсаж буй усны хурд буюу урсгалыг тодорхойлохын тулд дууны долгион ашигладаг бөгөөд маш нарийвчлалтай, найдвартай унших үзүүлэлт өгдөг.
• Дуудлын усны тоолуур нар энгийн тоолуурнаас ямар ялгаатай вэ? Уламжлалт механик тоолууртой харьцуулахад ультра авианы тоолуурт хөдөлгөөнтэй хэсэг байхгүй тул элэгдэл бага үүсдэг бөгөөд жижиг хэмжээний урсгалыг илүү нарийн тодорхойлох чадвартай.
• Ультра авианы усны тоолуурын технологийн ямар ямар төрлүүд байдаг вэ? Үндсэн технологиуд бол цэвэр усны хэрэглээнд зориулсан Цаашдын хугацаа (ToF) болон түрхэгдсэн бөгсөгтэй бохир усны системд зориулсан Допплерын арга юм.
• Усны температур ультра авианы усны тоолуурын нарийн тодорхойлолтонд хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Температур усанд дууны хурдад нөлөөлж, хэмжилтийн нарийвчлалыг өөрчилдөг. Интеграчилсан дулааны мэдрэгч нь үүнийг бодит цагт засаж чаддаг.
• Ультра авианы усны тоолуурт калибрлах хэр чухал вэ? Нарийвчлалыг хугацааны турш хадгалахын тулд тогтмол калибрлах нь маш чухал бөгөөд алдааг багасгаж, нас баралт, дотор муруй байдлыг нөхөн засдаг.
• Ул үлдэгсэнтэй усанд ультра авианы тоолуурыг ашиглаж болох уу? Тийм, гэхдээ 100 мкм-с их хэмжээтэй ул үлдэгсэн бөгсөг дохиог сарниулж, нарийвчлалыг бууруулах тул үе үе шалгаж, үйлчлэх шаардлагатай.