Kuinka ultraäänivesimittarit selviävät ilmakuplien tai putkien hilseilyn aiheuttamista häiriöistä

Ultraääni vesimittarit , joilla on suuri tarkkuus, laaja valikoima ja huoltovapaa suorituskyky, ovat tärkeitä älykkäissä vesijärjestelmissä. Vesihuoltoverkkojen monimutkainen ympäristö, erityisesti ilmakuplien esiintyminen ja hilseily putkissa, muodostavat kuitenkin kaksi keskeistä haastetta, jotka vaikuttavat kaikkien ei-mekaanisten mittauslaitteiden vakauteen.

Periaatteet ja vastatoimenpiteet ilmakuplien häiriöille

Ilmakuplilla on suorin ja dramaattisin vaikutus ultraäänivesimittareihin. Ultraääniaaltojen etenemisnopeus ja vaimennusominaisuudet vedessä ja ilmassa vaihtelevat merkittävästi. Pienikin määrä ilmakuplia voi aiheuttaa akustisen signaalin voimakasta sirontaa, vaimentamista tai jopa katkeamista, mikä johtaa suoraan ohimeneviin hyppyihin mittaustiedoissa tai epätarkkoihin lukemiin.

1. Signaalinkäsittelyalgoritmit ja suodatustekniikat

Nykyaikaisten ultraäänivesimittareiden ilmakuplanestotekniikka perustuu niiden tehokkaisiin signaalinkäsittelyalgoritmeihin:

Monipulssi-/monisyklinäytteistys: Mittari ei luota yksittäisen ultraäänisignaalin mittaustuloksiin. Sen sijaan se lähettää ja vastaanottaa useita pulsseja mittausjakson aikana ja suorittaa reaaliaikaisen tilastollisen analyysin ja painotetun keskiarvon näille tiedoille. Kun pulssiryhmää häiritsevät vakavasti kuplat, jotka aiheuttavat signaalin vääristymiä tai keskeytyksiä, järjestelmä tunnistaa sen poikkeavuudeksi ja poistaa sen automaattisesti, mikä varmistaa lopullisen virtausnopeuslaskelman oikeellisuuden ja tarkkuuden.

Signaalin voimakkuuden ja signaalikohinasuhteen (SNR) valvonta: Laite tarkkailee vastaanotettua ultraäänisignaalin voimakkuutta ja SNR:ää reaaliajassa. Kun liialliset kuplat aiheuttavat signaalin voimakkuuden putoamisen jyrkästi alle esiasetetun kynnyksen, laite antaa vikavaroituksen ja saattaa jopa siirtyä virransäästötilaan tai tyhjennysputkihälytykseen virheellisten tietojen estämiseksi.

Digitaalinen suodatus: Edistyneitä digitaalisia suodatusmenetelmiä, kuten Kalman-suodatusta, käytetään hetkellisen virtausdatan tasoittamiseen, suodattaen tehokkaasti satunnaisten kuplien aiheuttamat virtauksen vaihtelut ja piikit, mikä parantaa tietojen vakautta.

2. Flow Channel -rakenteen optimointi

Fyysisen suunnittelun näkökulmasta valmistajat vähentävät kuplien pysymistä optimoimalla vesimittareiden sisäisen virtauskanavan rakenteen:

Suoraviivainen rakenne: Useimmissa ultraäänivesimittareissa käytetään suoraa putkirakennetta, joka vähentää esteitä ja kulmia nesteen reitillä, varmistaa tasaisen veden virtauksen ja estää pyörteitä, mikä vähentää kuplien kerääntymistä mittausalueelle.

Anturin pysty- tai kulmassa järjestely: Vaakasuuntaiseen järjestelyyn verrattuna kaikuanturin asentaminen kulmaan (kuten 45° kulmaan) tai pystysuoraan auttaa äänisädettä kulkemaan päävirtauksen läpi, mikä vähentää todennäköisyyttä, että kuplat tukkivat äänitien.

Skaalaushäiriömekanismi ja ratkaisu

Kalkkikivellä tarkoitetaan kovan kerroksen muodostumista putken seinille vedessä olevien mineraalien, kuten kalsiumin ja magnesiumin, aiheuttamaa. Ultraäänivesimittareissa kalkkihäiriöt ilmenevät ensisijaisesti kahdella tavalla:

Äänen etenemisreitin pituuden lyhentäminen: Kalkki tarttuu putken seiniin ja anturin sisäpintaan ja kaventaa virtauskanavan halkaisijaa. Tämä puolestaan ​​muuttaa ultraääniaallon todellista etenemisetäisyyttä, mikä johtaa systemaattisiin poikkeamiin mittaustuloksissa.

Vaimentava ääniaaltoenergia: Scale, löysä tai huokoinen väliaine, absorboi ja hajottaa ultraäänienergiaa vähentäen vastaanotetun signaalin voimakkuutta.

1. Anturin ja virtauskanavan materiaalin valinta

Ammattimaiset valmistajat valitsevat materiaaleja, joilla on korkea korroosionkestävyys ja alhainen tartuntakyky hilseen muodostumisen estämiseksi:

Suorituskykyiset komposiittimateriaalit: Mittaputki on valmistettu erikoismuoveista tai ruostumattomasta teräksestä, joiden pinnat ovat sileät ja pintaenergia on alhainen, mikä tekee niistä vähemmän herkkiä hilseilylle.

Erikoisanturin pintakäsittely: Passivointi tai erityisen anti-fouling-pinnoitteen levitys anturin vettä koskettavalle pinnalle estää tehokkaasti kalkkikerrostuman kriittisissä mittauspisteissä.

2. Itsediagnoosi- ja korjaustekniikka

Ultraäänivesimittareissa on edistynyt itsediagnostiikka- ja itsekorjausominaisuudet, jotta voidaan korjata pitkäaikaisesta kalkkikertymisestä aiheutuvat mittauspoikkeamat:

Äänen nopeuden valvonta: Mittari tarkkailee jatkuvasti veden virtauksen äänennopeutta. Kalkkikertymä ei muuta merkittävästi veden äänennopeutta, mutta se muuttaa ääniaallon etenemisen aikaperusviivaa. Vertaamalla tehtaalla asetettua perusäänen nopeutta nykyiseen teholliseen etenemisaikaan järjestelmä arvioi virtausreitin muutosten laajuuden.

Kompensointi- ja kalibrointimalli: Joissakin huippuluokan malleissa on sisäänrakennettu kompensointimalli, joka hienosäätää automaattisesti virtauslukemat anturin signaalin vaimennuksen ja etenemisajan muutosten perusteella pienen mittakaavan kertymisen aiheuttamien virheiden korvaamiseksi.

Epänormaali hälytys: Kun kalkkikertymä tai korroosio muuttuu niin vakavaksi, että se vaikuttaa signaalin laatuun ja signaali-kohinasuhde heikkenee edelleen pisteeseen, jossa tehokas kompensointi ei ole enää mahdollista, mittari lähettää ylläpitovaroituksen hallintaalustalle etäviestintämoduulin kautta, ilmoittaen, että fyysinen puhdistus tai vaihto on tarpeen, mikä varmistaa mittauksen pitkäaikaisen luotettavuuden.