Hva er forskjellene i struktur og målenøyaktighet mellom enkeltveis og flerveis ultralydvannmålere

I moderne smart vannstyring og industriell strømningsmåling og kontroll, har ultralydvannmålere blitt et vanlig måleverktøy på grunn av mangel på mekanisk bevegelige deler, lavt trykkfall og høy nøyaktighet. Ultralyd vannmålere er primært kategorisert i enkelt- og flerveis design, avhengig av antall akustiske bølgebaner. Å forstå kjerneforskjellene mellom disse to strukturene når det gjelder prinsipp, sammensetning og målenøyaktighet er avgjørende for å velge den strømningsmåleren som passer best for din applikasjon.

Strukturell design og akustisk bølgebaneoppsett

1. Enkelveis ultralydvannmåler

Som navnet antyder, bruker en enkeltveis ultralydvannmåler kun ett transduserpar (dvs. én akustisk bølgemålebane) over strømningstverrsnittet.

Strukturelle funksjoner: Denne designen er den enkleste og relativt rimelig. To transdusere er vanligvis plassert på skrå langs rørdiameteren eller langs en bestemt kordelengde, og danner en enkelt akustisk stråle. Akustiske bølger forplanter seg langs denne faste banen, både oppstrøms og nedstrøms, og strømningshastigheten langs denne banen beregnes ved bruk av transit-time-metoden.

Gjeldende scenarier: Brukes vanligvis i rør med liten diameter eller for måleravlesningsapplikasjoner i boliger med moderate krav til målenøyaktighet. Fordi den akustiske bølgebanen er enkel, kan den gjøres mer kompakt og gir større installasjonsfleksibilitet.

2. Multi-Path Ultrasonic Water Meter

Multi-path ultralyd vannmålere bruker to eller flere transduserpar (f.eks. to-kanals, tre-kanals eller fire-kanals) installert på tvers av rørtverrsnittet, og skaper flere akustiske bølgebaner.

Strukturelle egenskaper: Strukturen er relativt kompleks, og krever flere transdusere og mer sofistikerte signalbehandlingskretser. Disse akustiske bølgebanene er vanligvis fordelt langs forskjellige kordalretninger for å maksimere dekningen eller simulere hastighetsfordelingen over strømningstverrsnittet.

Kjerneteknologi: Flerveis vannmålere bruker numerisk integrasjon eller vektet gjennomsnittsalgoritmer for å beregne strømningshastighetene langs flere baner omfattende og bestemme gjennomsnittshastigheten over hele tverrsnittet, og dermed oppnå høyere presisjonsstrømmåling.

Gjeldende scenarier: Brukes først og fremst i vannforsyningsnettverk med stor diameter, handelsoverføring, industriell måling med høy presisjon og applikasjoner som krever ekstremt høye turndown-forhold.

Målenøyaktighet og flytregimetilpasning

Strukturelle forskjeller bestemmer direkte det betydelige gapet i målenøyaktighet og flytregimetilpasning mellom de to vannmålerne.

1. Avhengighet av hastighetsfordeling

Vann i et rør strømmer ikke jevnt; i stedet viser den en hastighetsprofil, typisk med høye hastigheter i midten og lave hastigheter nær rørveggen. Denne hastighetsprofilen kan påvirkes av interferensfaktorer som oppstrømsventiler, albuer og pumper, noe som resulterer i forvrengt strømning.

Begrensninger for monokanalmålere: Monokanalmålere måler kun strømningshastigheten på et enkelt punkt eller langs en linje i et tverrsnitt. De antar at den faktiske hastighetsfordelingen stemmer overens med en ideell hastighetsfordeling (som fullt utviklet strømning) og bruker en fast korreksjonsfaktor for å konvertere banehastigheten til en gjennomsnittshastighet. Når det faktiske strømningsmønsteret er forvrengt, blir korreksjonskoeffisienten ineffektiv, noe som fører til et kraftig fall i målenøyaktighet. Dette er den største nøyaktighetsflaskehalsen til et enkeltkanalsystem.

Fordeler med flerkanalsystemer: Ved å samle flere strømningshastighetsprøver på forskjellige steder, kan multikanalsystemer fange den sanne formen på strømningshastighetsfordelingen i større grad. Ved å bruke sofistikerte numeriske integrasjonsalgoritmer kan flerkanalssystemer effektivt kompensere for og korrigere forvrengte strømmer, og redusere feil forårsaket av strømningsmønsterforstyrrelser betydelig. Derfor er målenøyaktigheten deres betydelig høyere enn for et enkeltkanalsystem. Stabilitetsfordelen med flerkanalssystemer er spesielt uttalt under mindre enn ideelle installasjonsforhold (som for eksempel utilstrekkelig rett rørlengde).

2. Skru ned og lavstrømsmålingsevne

Turndown-forholdet måler evnen til en ultrasonisk vannmåler til å opprettholde nøyaktighet over et bredt strømningsområde.

På grunn av deres evne til å behandle svake signaler og nøyaktig fange strømningshastighetsfordeling, har flerkanalsystemer ofte et høyere turndown-forhold. Dette betyr at de kan opprettholde stabile målinger ved ekstremt lave strømninger (som ved Q1 strømningspunktet), noe som gjør dem mer verdifulle for lekkasjeovervåking.

Når strømningshastigheten er lav, er hastighetsforskjellssignalet på lydbølgebanen svakt, og hastighetsfordelingen påvirkes lettere av temperatur, bobler osv. Den nedre grensen for målenøyaktighet er høy og rekkeviddeforholdet er relativt begrenset.