製品詳細

工業用超音波流量計システムの原理：

超音波流量計は、液体、ガス又は蒸気の流量を測定するための容積式流量計である。これらは油ガス、製薬、食品飲料業界によく使われています。流量計は飛行時間やドップラー技術を利用して流量を測定する。

飛行時間の原理を採用した流量計には1対以上のセンサがある。2方向に沿った超音波の発射時間を測定することで、流量を計算することができます。この技術は通常、粒子量が5%未満であるべき比較的清浄な媒体を必要とする。1%より優れた精度を実現することができます。

ドップラー法を用いた場合、超音波圧力波は流体中の運動粒子によって反射される。これらの粒子の速度は、エコー信号にドップラーオフセットを生成し、これにより流量を決定することができる。実際の用途では、この測定方法の精度は通常3%を超えない。

超音波流量計には、電源、センサ励起、信号調整、アナログ−デジタル変換器、プロセッサ、ディスプレイ、キーボード、および4 mA〜20 mA、HART、RS−485、無線などの様々な通信オプションが含まれる。

工業用超音波流量計システムの設計上の考慮事項と主な課題：

本ソリューションガイドは、飛行時間原理に基づく超音波流量計に重点を置いている。以下の信号チェーンは、特に複数のセンサを使用するための高い性能が要求される用途に最適である。これらの設計には、より高い測定精度を実現する必要があるほか、かなり厳しい空間制限があることが多い。

液体超音波流量計は1 MHz超音波周波数を常用する。システム精度は上流及び下流の飛行時間測定の精度に直接関係する。したがって、送信パルス及び受信パルスのタイミングを制御するためにFPGAが一般的に使用される。さらに、送信信号経路遅延と受信信号経路遅延の可能性のある任意の偏差に真剣に対応しなければならない。

もう1つの重要な態様は、受信信号チェーンが高い利得を必要とすることである。この利得は、典型的には60 dB以上の範囲の異なるフロー条件およびパイプサイズに適応するために動的に調整可能である必要があるため、低ノイズの受信信号チェーン経路が必要である。

センサ励起は、オン／オフまたは波形発生器であってもよい。波形発生器は通常コストと複雑さを増すが、ユーザーは出力信号をよりよく制御し、より正確で、よりロバストな流量計設計を実現することができる。

信号処理には、受信信号の正確なタイムスタンプを決定するために大量のフィルタリングとFFT解析が必要であり、これはDSPプロセッサを使用して行うことができ、また、必要なインタフェースプロトコルをサポートすることができる。