طراحی و پیاده سازی دبی‌سنج فراصوت چهارمسیره با استفاده از روش تفاضل زمانی

یک دبی سنج فراصوت چهار مسیره با نصب فرستنده/گیرنده های امواج فراصوت بر روی یک لوله 8 اینچی طراحی و ساخته شد. با عبور کنترل شده سیال ازدرون دبی سنج ساخته شده، سرعت سیال در چهار لایه مختلف با استفاده از روش تفاضل زمانی(timedifference) اندازه گیری شد. با استفاده از روش انتگرال گیری عددی به روش گاوسلژاندر و اعمال تقریب مهندسی، نرخ شارش سیال بدست آمد. با مقایسه پاسخ دبی سنج ساخته شده با پاسخ یک دبی سنج تجاری مرجع، صحت عملکرد سیستم در نرخ جریانهای مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین با مقایسه پاسخ آن با پاسخ یک دبی سنج فراصوت تک مسیره معادل، خطای اندازه گیری آنها مقایسه گردید. نتیجه بیانگر خطای متوسط کمتر از 3% در نرخ سرعتهای بالاتر از m/s5/0 و خطای متوسط 15% در سرعتهای کمتر از m/s 3/0 بود. متوسط خطای متوسط دبی سنج تک مسیره در تمام سرعتها حدود20% بالاتر از خطای سرعت سنج چهار مسیره بود.

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

A fourpath ultrasonic flow meter was designed and fabricated by using of ultrasonic transmitter/receivers on an 8inch pipe. By passing fluid through the flowmeter at a controlled rate, the velocity was measured in different layers using the timedifference method. Fluid flow rate was estimated by GaussLegendre 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 onepath 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 onepath flowmeter was 20% more than that of four path one.