Comment un débitmètre à ultrasons peut-il déterminer la vitesse de flux et de débit ?
4 réponses
Les débitmètres non-intrusifs PANAMETRICS (pour conduites pleines) mesurent la différence de temps de transit d'une onde ultrasonique. Cette différence de temps, permet de calculer la vitesse du flux (gazeux ou liquide). Connaissant la section de la conduite, on obtient simplement le débit volumique.
La technologie ultrasonique est basée sur la mesure du temps de propagation des ultrasons entre les deux transducteurs (voir schéma). Chaque transducteur émet un ultrason qui est détecté par l’autre. Le capteur est monté dans la cheminée avec un angle (en général de 45 °) de telle sorte que les capteurs se trouvent en amont ou en aval de l’autre. Le Stackflow 400 d'ENVEA permet un montage aisé sur une bride à 45 ou 90° du flux avec son modèle coudé (installation possible sur bride existante)
Le temps de propagation d’une impulsion ultrasonique se déplaçant entre les deux transducteurs dépend de la distance qu’il doit parcourir, de la vitesse du son dans le gaz et de la vitesse du gaz. Le temps de propagation de l’ultrason circulant dans le même sens que le gaz (vers l’aval) est plus court que dans le sens inverse d’écoulement (vers l’amont).
La différence de ces temps est directement proportionnelle à la vitesse du gaz de combustion. La vitesse du gaz dans la trajectoire de mesure est donc calculée seulement à partir de la différence des temps de transit (amont et aval)sans aucune influence de la vitesse du son dans le gaz, de la température et pression des gaz et de la composition des
effluents gazeux. Le débit est calculé en multipliant la vitesse moyenne des gaz de combustion par la section utile de la cheminée.
L'image jointe présente le principe de fonctionnement du StackFlow 400 d'ENVEA sur bride existante (droit) ou avec avec angle de 45° (coudé)
Bonjour,
Sur les liquides sont disponibles deux techniques de mesure non intrusives (pas de perçage ni modification pour insertion) par ultrasons sur les conduites en charges:
- Temps de transit, deux sondes sont bridées à l'extérieur de la paroi, des impulsions d'ultrasons partent d'une sonde et sont réceptionnées par la seconde. C'est le temps de vol de l'une à l'autre qui permet de déterminer la vitesse d'écoulement dans la conduite. Le temps de transit s'utilise sur les liquides propres ou peu chargés en particules et/ou bulles. Trop de particules et/ou bulles atténuent le signal jusqu'à empêcher la mesure. L'affichage de la force du signal perrmet de voir si les conditions sont bonnes pour le type de mesure. L'installation est assez exigeante en paramétrage mais un débitmètre Pulsar dispose d'aides au meilleur choix.
- Doppler, une seule sonde est bridée à l'extérieur de la paroi, des impulsions d'ultrasons sont émises par la sonde, réfléchies par les particules et/ou bulles en mouvement avec le liquide, le signal d'ultrasons revient vers la sonde avec une fréquence modifiée par la vitesse d'écoulement, c'est l'effet Doppler, qui permet de déterminer la vitesse d'écoulement dans la conduite. Le Doppler s'utilise sur les liquides peu chargés à très chargés en particules et/ou bulles, pas de particules et/ou bulles = pas de signal en retour et donc ceci empêche la mesure sur les eaux ultra pures par exemple. L'affichage de la force du signal perrmet de voir si les conditions sont bonnes pour le type de mesure. L'installation est extrêmement simple ce qui simplifie l'exploration par mesure mobile.
Les deux techniques existent en instrument mobile autonome et en appareil de mesure en ligne en coopération avec un système de gestion centralisée (rsorties analogiques, relais, communication numérique ModBus...)
Un débit mètre à ultrason détermine le sens et la vitesse de l'écoulement selon la modification du son dans le fluide.
Il part du même principe de "l'effet Doppler" qui est le changement de fréquence du son réfléchie par une cible en mouvement.
Pour vulgariser le fonctionnement :
Un des capteurs émet le son sur la fréquence de propagation dans le milieu à l'arrêt et l'autre capteur réceptionne le son émis par le 1er capteur.
La vitesse est ensuite calculée par l'appareil en fonction de la vitesse de propagation du son des matériaux, de la géomètrie de la conduite et de la durée de propagation du signal.
Les capteurs peuvent se poser selon 4 méthodes sur une conduite (cf. illustration).
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