Apabila menggunakan masa-penerbangan-.meter aliran ultrasonikuntuk mengukur kadar aliran, adalah perlu untuk mengetahui halaju purata gas yang mengalir melalui paip. Sebaik-baiknya, meter aliran ultrasonik secara serentak mengukur halaju bendalir pada bilangan titik yang tidak terhingga di sepanjang keratan rentas paip-, kemudian mengira halaju purata wajaran untuk mendapatkan halaju purata isipadu bendalir dalam paip. Prinsip pengukuran ini menganggap bendalir dalam paip beroperasi di bawah keadaan aliran yang ideal. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa dalam persekitaran medan aliran yang baik, ketepatan pengukuran satu-meter aliran ultrasonik saluran boleh mencapai 0.5%.
Walau bagaimanapun, jika meter aliran ultrasonik saluran tunggal-dipasang 19D hiliran bagi satu selekoh 90 darjah, ralat pengukuran akan melebihi 4%; jika dipasang 78D hiliran, ralat pengukuran boleh mencapai 2% hingga 2.2%. Percubaan ini menunjukkan bahawa perubahan dalam medan aliran tidak-ideal mempunyai kesan yang ketara pada ketepatan pengukuran. Walaupun dengan berbilang saluran yang disusun dalam paip pengukuran aliran ultrasonik untuk mendapatkan maklumat halaju merentas keseluruhan bahagian-alir, maklumat halaju yang tidak lengkap masih wujud dan percanggahan akan kekal antara hasil yang diukur dan halaju sebenar. Perbezaannya adalah kecil, tetapi ketepatan pengukuran adalah lebih baik daripada meter aliran ultrasonik saluran tunggal-. Buku ini juga menggunakan kaedah pengukuran berbilang{14}}saluran sebagai kandungan penyelidikan untuk menyelesaikan masalah ini. Oleh itu, dalam proses membangunkan meter aliran ultrasonik dan menggunakan meter aliran dalam amalan, adalah perlu untuk memberi perhatian kepada pengaruh kedudukan pemasangan pada medan aliran sebenar, dan cuba memastikan cecair dalam paip dapat dibangunkan sepenuhnya apabila ia mencapai salur masuk meter aliran.
Oleh kerana keadaan aliran menentukan ketepatan pengukuran dan pemeteran meter aliran ultrasonik, dan keadaan aliran bergantung kepada banyak faktor, adalah perlu untuk mempertimbangkan dengan teliti sama ada keadaan pengukuran memenuhi keperluan reka bentuk apabila membangun dan menggunakan meter aliran ultrasonik [21]. Syarat pemasangan yang disyorkan ialah panjang paip lurus hulu meter aliran ultrasonik tidak kurang daripada 10D dan panjang paip lurus hiliran tidak kurang daripada 5D.
Kehadiran kesan pemasangan menjadikannya sukar untuk mencapai aliran bendalir yang stabil. Dalam susun atur paip lurus dengan aliran yang dibangunkan sepenuhnya, profil halaju dan taburan boleh diwakili oleh formula empirikal. Oleh itu, selagi syarat pemasangan terjamin, keperluan ketepatan pengukuran meter aliran ultrasonik boleh dipenuhi dengan mudah, sama ada di makmal atau medan sebenar yang setanding. Walau bagaimanapun, dalam tetapan perindustrian, pelbagai faktor gangguan wujud, dan ralat pengukuran sebenar meter aliran ultrasonik akan lebih besar daripada ralat pengukuran undian! Nilai diukur bagi halaju purata permukaan V atau V dalam saluran paip dan nilai pengiraan purata halaju V a dalam paip kedua-duanya mempunyai ketidakpastian ukuran. Turbulensi merujuk kepada ketidakpastian pengukuran Va atau V. Walaupun faktor pembetulan halaju K boleh digunakan untuk membetulkan halaju purata dalam paip, percanggahan antara aliran sebenar dan keadaan reka bentuk akan memperkenalkan ralat pengukuran yang ketara. Bebibir yang dikimpal, protrusi bebibir berhampiran lokasi pemasangan transduser ultrasonik, dan pam dan injap yang dipasang di hulu adalah semua faktor gangguan dalam medan aliran, menyebabkan perubahan ketara dalam profil halaju dan mengakibatkan ralat besar dalam faktor pembetulan halaju, sekali gus gagal memenuhi matlamat dan keperluan reka bentuk.
Komponen halaju jejari yang terdapat dalam pergolakan adalah faktor pengaruh yang paling penting dalam pengukuran aliran ultrasonik. Punca utama komponen halaju jejarian adalah aliran sekunder yang disebabkan oleh selekoh dalam paip. Apabila bendalir dalam paip mengalir di bawah keadaan lentur, keadaan aliran berada dalam keadaan tidak stabil disebabkan oleh daya emparan. Masalah ketidakstabilan ini dipanggil masalah kestabilan Dekan [91]. Selekoh yang menyebabkan masalah kestabilan Dekan ditunjukkan dalam Rajah 2.5. Aliran paksi dalam paip dipanggil aliran primer, dan aliran jejarian yang dihasilkan dalam selekoh dipanggil aliran sekunder. Sebab bagi aliran sekunder ialah kelengkungan bahagian dalam dan luar selekoh adalah berbeza. Apabila elemen mikro bendalir-bergerak ke dalam, daya emparan bertindak pada keratan rentas paip dan menghasilkan medan daya. Medan daya ini akan memacu elemen mikro bendalir-untuk menghasilkan pergerakan jejari. Keamatan aliran sekunder boleh diwakili oleh nombor Dekan D, iaitu:
Dalam formula: Vomialah halaju aliran purata antara dua dinding; D ialah diameter dalam paip; u ialah kelikatan kinematik; dan R ialah jejari lentur paip. Semakin cepat halaju aliran, semakin kecil jejari lentur R dalam paip, dan semakin besar keamatan aliran sekunder yang dihasilkan.
Pengaruh kesan pemasangan dan ralat geometri perumahan instrumen
Antara pelbagai faktor yang mempengaruhi ralat pengukuran meter aliran ultrasonik, yang paling penting ialah kesan pemasangan medan aliran dan kelewatan isyarat. Semasa pembangunan dan penggunaan, faktor seperti diameter paip dan sudut azimut pemasangan juga mempengaruhi ketepatan pengukuran aliran. Dalam persekitaran perindustrian sebenar, disebabkan oleh kesan pemasangan, aliran bendalir jarang stabil, dan pelbagai turun naik tidak dapat dielakkan wujud dalam medan aliran. Turun naik ini menjejaskan ketepatan pengukuran aliran, seperti yang dianalisis sebelum ini.
Semasa proses pengukuran, laluan ultrasonik dan -luas keratan rentas shell paip meter alir ultrasonik mesti kekal malar. Perubahan suhu dan tegasan akan menyebabkan perubahan yang sepadan dalam bahagian-paip, yang membawa kepada variasi dalam taburan halaju bendalir dan akibatnya, pengukuran halaju yang tidak tepat. Ralat pengukuran adalah berkadar terus dengan ralat dalam-kawasan keratan rentas paip. Ini terutama berlaku untuk media gas boleh mampat, di mana kesan perubahan suhu dan tegasan adalah lebih teruk.
Semasa proses pembangunan, sukar untuk mengatur transduser mengikut diameter paip sebenar di tapak. Walau bagaimanapun, jika transduser ultrasonik tidak dapat dipasang dengan tepat mengikut kedudukan diameter, ketepatan pengukuran aliran juga akan terjejas. Ralat kedudukan transduser terutamanya mempengaruhi laluan perambatan L gelombang ultrasonik. Sebagai tambahan kepada kesukaran dalam menentukan kedudukan pemasangan transduser semasa proses pembangunan, pengembangan haba dan kesan penguncupan cangkerang paip pengukur di bawah perubahan suhu juga akan menyebabkan jarak transduser menjadi sedikit sesar, seterusnya menyebabkan ralat kedudukan transduser. Apabila terdapat mendapan pada permukaan dalaman dinding paip meter aliran ultrasonik, luas-keratan rentas paip menjadi lebih kecil, mengakibatkan peningkatan dalam halaju bendalir, yang juga akan menyebabkan ralat pengukuran nilai pengukuran aliran. Rujukan [96] menunjukkan bahawa dalam meter aliran ultrasonik berdiameter 300 mm, jika mendapan setebal 0.4 mm dilekatkan pada permukaan dalaman paip, ia akan membawa ralat pengukuran ±0.51% kepada meter aliran ultrasonik.
