Ultrasonik Debimetrelerin Avantajları ve Kullanımı

Debimetreler akışkan maddelerin hızlarını ölçmek için kullanılır. Bu işlem genellikle makine mühendisleri tarafından yapılır.

Makine mühendisleri bu ölçümleri üretilen makinelerde performans ölçümleri için yaparlar. Makine üretiminde yapılan ölçümler makine üretimlerinin daha başarılı olmasını sağlarken üretimden sonra yapılan ölçümler ise üretilen makinelerin performanslarını ölçmek için kullanılır. Günümüzde en çok kullanılan ölçüm cihazı ultrasonik debimetre ölçüm cihazıdır. Bu cihaz ile yapılan ölçümler daha kolay yapılır. Bunun nedeni bu cihaz ile yapılan ölçümlerde, cihazın özelliklerinden dolayı borulara zarar vermeden ölçüm yapılabilir. Yani boru üzerine yerleştirilen sensörler sayesinde akışkan maddelerin hızları ölçülerek daha başarılı sonuçların alınması mümkündür. Bundan dolayı günümüzde en çok tercih edilen akışkan madde hız ölçüm aracı olarak kullanılır. Gelişen teknoloji akışkan madde hızı ölçüm cihazlarında da etkisini göstermiş ve bu cihazların imalatı yapılmıştır. Bu sayede sektörde daha başarılı sonuçlar daha kolay yapılan çalışmalar sayesinde elde edilebilir.

Ultrasonik Debimetreler Nasıl Çalışır?

Ultrasonik debimetreler, bir boru içinde akan sıvının hızını ve miktarını belirlemek için ses dalgaları kullanır. Bir boruya gönderilen ultrasonik dalganın frekansı ve bunun akışkandan yansımaları aynıdır. Eğer akışkan madde akıyorsa, yansıyan dalganın frekansı Doppler etkisinden dolayı farklı olur. Sıvı daha hızlı hareket ettiğinde, frekans kayması doğrusal olarak artar. Dalga verici, akış hızını belirlemek için iletilen dalgadan yansımaları işler ve hesaplar.

Ultrasonik Debimetre Çalışma Prensibi

Ultrasonik debimetrelerde, borudaki hem yukarı hem de aşağı yöndeki transdüserler arasında ultrasonik dalgalar gönderilip, alınır. Akış koşullarında sıvı daha hızlı hareket ettiğinde, yukarı ve aşağı zamanlar arasındaki fark artar. Verici, akış hızını belirlemek için giriş ve çıkış zamanlarını işler.

Doppler ultrasonik debimetre cihazı, Avusturyalı fizikçi ve matematikçi Christian Johann Doppler tarafından 1842'de belgelenen Doppler Efekti prensibi ile çalışır. Prensipte, bir gözlemci tarafından alınan ses dalgalarının frekanslarının kaynağın hareketine bağlı olduğunu belirtir. Bir Doppler ultrasonik akış ölçer, borudan geçen akış içine bir ultrasonik dalga yaymak için bir dönüştürücü kullanır. Akış ölçerin çalışması için akışkanda ultrasonik dalgayı yansıtacak şekilde katı parçacıklar veya hava kabarcıkları bulunmalıdır. Parçacıkların hareketi, ikinci bir transdüser tarafından alınan kirişin frekansını farklı kılar.

Debimetre, debiyle doğrusal orantılı olan frekans kaymasını ölçer. Bu değer, aşağıda gösterildiği gibi hacimsel akış elde etmek için borunun iç çapı ile çarpılır:

Δf = 2f _T sinθ • V _F / V _S

Snell'in Kanununa göre (kırılma yasası):
sinθ _T / V _T = sinθ / V _S
V _F = Δf / f _T • V _T / sinθ _T = KΔf

Değişkenler:
V _T = Verici malzemesinin sonik hızı
θ _T = Verici ışınının açısı
K = Kalibrasyon faktörü
V _F = Akış hızı
Δf = Doppler frekans kayması
V _S= Sonic akışkan hızı
f _T = Verici frekansı
θ = f _T girişinin sıvıya girişi Açısı

Volumetrik akış hızı = K • V _F • D ²

Değişkenler:
K = Sabit
D = Borunun iç çapı

Doppler Ultrasonik Akış ölçer, çalıştırmak için sıvıda akan parçacıkları referans alır. Taneciklerin veya kabarcıkların konsantrasyonları ve boyutları için daha düşük sınırlara dikkat edilmelidir. Buna ek olarak, sıvı tanecikleri frekans farkını görmek için yeterli bir hız oranında akmalıdır.

Ultrasonik Debimetrelerin Avantajları

• Ölçülen sıvıya müdahale etmez
• Borunun dışından monte edilebilir
• Proseste basınç kaybına neden olmaz, yüksek basınçlı sistemlerde rahatça çalışabilir
• Yüksek sıcaklıklarda çalışabilir
• Hat içi sızıntıyı önler
• Sensörler korozyona uğramaz ve paslanmaz
• Ucuz ve kolay bakımı vardır
• Ölçüm güvenilirliği yüksektir
• Kelepçe çapı değişken olduğu için çok çeşitli boruya uygundur

Akışkan madde hızını ve miktarını ölçmek için kullanılan cihazlardan olan ultrasonik debimetre ölçüm cihazları sayesinde daha kolay ölçümler yapılabilir. Bunun nedeni cihazın boru üzerinden ölçüm yapabilmesidir. Bu sayede borulara zarar verilmeden akışkan madde hızları ölçülerek başarılı sonuçlar alınabilir. Ayrıca günümüzde kullanılan ölçüm cihazlarına nazaran ekonomik bir cihazdır. Ultrasonik debimetre fiyat özelliğinden dolayı da günümüzde en çok kullanılan ölçüm cihazları içerisinde bulunur. Ayrıca cihazın montajı ve yerinden sökülmesi oldukça kolaydır. Portatif Ultrasonik Debimetre modelleri tamamen taşınabilir özelliğe sahiptir. Bu sayede ultrasonik debimetre kalibrasyonu ve cihaz bakımı oldukça kolay yapılabilir.

Ultrasonik Debimetreler Nasıl Kullanılır?

Transdüserler (problar) bir cihazın dışına kelepçelenir veya zincirle sabitlenir. Kapalı boru birbirinden belirli bir mesafede monte edilebilir. Bu mesafe ölçüm sırasında cihaz panelinden işlenir.

Kısaca özetlemek gerekirse günümüzde birçok nedenden dolayı en çok kullanılan akışkan madde ölçüm cihazı ultrasonik debimetre ölçüm cihazıdır. Çok kullanılmasının başlıca nedenleri arasında cihazın kolay montajının yapılabiliyor olması, boru üzerinden ölçüm yapılıp borulara zarar verilmiyor olması ve ekonomik bir ölçüm cihazı olması gibi nedenler vardır. Kolay kullanılabilen bu cihazın sensörler kolay bir şekilde çözülebildiğinden dolayı cihaz bakımları da oldukça kolay yapılabilir. Bu gibi nedenlerden dolayı günümüzde en çok tercih edilen bu ölçüm cihazları, yaptıkları ölçümlerde her zaman için doğru sonuçları verirler.