Wat zijn de verschillen in structuur en meetnauwkeurigheid tussen single-path en multi-path ultrasone watermeters

In modern slim waterbeheer en industriële stroommeting en -controle zijn ultrasone watermeters een mainstream meetinstrument geworden vanwege hun gebrek aan mechanisch bewegende delen, lage drukval en hoge nauwkeurigheid. Ultrasone watermeters worden voornamelijk onderverdeeld in ontwerpen met één pad en meerdere paden, afhankelijk van het aantal akoestische golfpaden. Het begrijpen van de belangrijkste verschillen tussen deze twee structuren in termen van principe, samenstelling en meetnauwkeurigheid is cruciaal voor het selecteren van de flowmeter die het meest geschikt is voor uw toepassing.

Structureel ontwerp en lay-out van akoestische golfpaden

1. Ultrasone watermeter met één pad

Zoals de naam al doet vermoeden, gebruikt een ultrasone watermeter met één pad slechts één transducerpaar (dat wil zeggen één akoestische golfmeetpad) over de stromingsdoorsnede.

Structurele kenmerken: Dit ontwerp is het eenvoudigste en relatief goedkoop. Twee transducers worden doorgaans schuin langs de pijpdiameter of langs een specifieke koordlengte geplaatst, waardoor een enkele akoestische straal wordt gevormd. Akoestische golven planten zich langs dit vaste pad voort, zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts, en de stroomsnelheid langs dit pad wordt berekend met behulp van de transittijdmethode.

Toepasbare scenario's: Meestal gebruikt in leidingen met een kleine diameter of voor meteruitlezingstoepassingen in woningen met gematigde meetnauwkeurigheidseisen. Omdat het akoestische golfpad enkelvoudig is, kan het compacter worden gemaakt en biedt het een grotere installatieflexibiliteit.

2. Ultrasone watermeter met meerdere paden

Ultrasone watermeters met meerdere paden maken gebruik van twee of meer transducerparen (bijvoorbeeld tweekanaals, driekanaals of vierkanaals) die over de leidingdoorsnede zijn geïnstalleerd, waardoor meerdere akoestische golfpaden ontstaan.

Structurele kenmerken: De structuur is relatief complex en vereist meer transducers en geavanceerdere signaalverwerkingscircuits. Deze akoestische golfpaden worden doorgaans verdeeld langs verschillende koorderichtingen om de dekking te maximaliseren of de snelheidsverdeling over de stroomdoorsnede te simuleren.

Kerntechnologie: Multi-path watermeters maken gebruik van numerieke integratie of gewogen middelingsalgoritmen om de stroomsnelheden langs meerdere paden uitgebreid te berekenen en de gemiddelde snelheid over de gehele dwarsdoorsnede te bepalen, waardoor een nauwkeurigere stroommeting wordt bereikt.

Toepasbare scenario's: Wordt voornamelijk gebruikt in watervoorzieningsnetwerken met een grote diameter, handelsoverdracht, uiterst nauwkeurige industriële metingen en toepassingen die extreem hoge turndown-ratio's vereisen.

Meetnauwkeurigheid en aanpassingsvermogen van het stroomregime

Structurele verschillen bepalen rechtstreeks de aanzienlijke kloof in meetnauwkeurigheid en aanpassingsvermogen van het stroomregime tussen de twee watermeters.

1. Afhankelijkheid van snelheidsverdeling

Water in een leiding stroomt niet gelijkmatig; in plaats daarvan vertoont het een snelheidsprofiel, doorgaans met hoge snelheden in het midden en lage snelheden nabij de buiswand. Dit snelheidsprofiel kan worden beïnvloed door interferentiefactoren zoals stroomopwaartse kleppen, ellebogen en pompen, wat resulteert in een vervormde stroming.

Beperkingen van monokanaalmeters: Monokanaalmeters meten alleen de stroomsnelheid op een enkel punt of langs een lijn in een dwarsdoorsnede. Ze gaan ervan uit dat de werkelijke snelheidsverdeling consistent is met een ideale snelheidsverdeling (zoals een volledig ontwikkelde stroming) en gebruiken een vaste correctiefactor om de padsnelheid om te zetten in een gemiddelde snelheid. Zodra het werkelijke stromingspatroon wordt verstoord, wordt de correctiecoëfficiënt ineffectief, wat leidt tot een scherpe daling van de meetnauwkeurigheid. Dit is het grootste nauwkeurigheidsknelpunt van een eenkanaalssysteem.

Voordelen van meerkanaalssystemen: Door meerdere stroomsnelheidsmonsters op verschillende locaties te verzamelen, kunnen meerkanaalssystemen de ware vorm van de stroomsnelheidsverdeling in grotere mate vastleggen. Met behulp van geavanceerde numerieke integratie-algoritmen kunnen meerkanaalssystemen effectief vervormde stromen compenseren en corrigeren, waardoor fouten veroorzaakt door verstoringen van het stroompatroon aanzienlijk worden verminderd. Daarom is hun meetnauwkeurigheid aanzienlijk hoger dan die van een eenkanaalssysteem. Het stabiliteitsvoordeel van meerkanaalssystemen is vooral uitgesproken onder minder ideale installatieomstandigheden (zoals onvoldoende rechte buislengte).

2. Turndown- en low-flow-meetmogelijkheden

De turndown-ratio meet het vermogen van een ultrasone watermeter om de nauwkeurigheid over een breed stroombereik te behouden.

Vanwege hun vermogen om zwakke signalen te verwerken en de stroomsnelheidsverdeling nauwkeurig vast te leggen, hebben meerkanaalssystemen vaak een hogere turndown-ratio. Dit betekent dat ze stabiele metingen kunnen handhaven bij extreem lage stromen (zoals bij het Q1-stroompunt), waardoor ze waardevoller worden voor lekmonitoring.

Wanneer de stroomsnelheid laag is, is het snelheidsverschilsignaal op het geluidsgolfpad zwak en wordt de snelheidsverdeling gemakkelijker beïnvloed door temperatuur, bellen, enz. De ondergrens van de meetnauwkeurigheid is hoog en de bereikverhouding is relatief beperkt.