प्रवाह माप पर माप समय का प्रभाव

Dec 09, 2025

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अल्ट्रासोनिक इको सिग्नल की गुणवत्ता के कारण होने वाली समय माप त्रुटि के अलावा, समय माप विधि भी सटीकता को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। मुख्य समय माप विधियों में नाड़ी गणना और क्रॉस{{1}सहसंबंध शामिल हैं। पल्स गिनती में, माप समय का रिज़ॉल्यूशन प्रत्यक्ष कारक होता हैमापगलती। चूँकि टाइमिंग पल्स की हमेशा एक चौड़ाई होती है, माप त्रुटि एक पल्स अवधि के भीतर होगी।

 

क्रॉस{0}सहसंबंध विधि दो संकेतों के बीच समय विलंब प्राप्त करने के लिए दो बिंदुओं के बीच प्रसारित होने वाले संकेतों के बीच क्रॉस{1}सहसंबंध की गणना करती है। यह मानते हुए कि एक बिंदु पर पाया गया अल्ट्रासोनिक सिग्नल z(t) है, और विलंब समय के बाद दूसरे बिंदु पर प्रसारित होने वाला सिग्नल y(t) है, दोनों संकेतों के बीच समय विलंब की गणना क्रॉस-सहसंबंध द्वारा की जा सकती है।

क्रॉस-सहसंबंध गणना सूत्र इस प्रकार है:

 

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इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर केबल, ट्रांसड्यूसर, माउंटिंग स्लॉट और इलेक्ट्रॉनिक घटकों के कारण होने वाली समय की देरी से भी पीड़ित होते हैं। ये समय विलंब व्यवस्थित त्रुटियाँ प्रस्तुत करते हैं। इन त्रुटियों को विलंब परीक्षण, शून्य-प्रवाह अंशांकन सुधार, और तापमान और दबाव मुआवजे के माध्यम से दूर किया जा सकता है।

एक पाइप के भीतर अल्ट्रासोनिक संकेतों का प्रसार प्रक्षेप पथ प्रवाह वेग के साथ बदलता है, जिससे अंततः समय माप में अशुद्धियाँ होती हैं। तरल पदार्थ के भीतर अल्ट्रासोनिक तरंग प्रसार प्रक्षेप पथ रैखिक नहीं है, और प्रक्षेप पथ इस पर निर्भर करता है कि प्रवाह ऊपर की ओर है या नीचे की ओर। इस प्रसार प्रक्षेपवक्र को ज्यामितीय ध्वनिकी में चैनल वक्र अनुरेखण विधि का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। बून और वर्मास द्वारा व्युत्पत्ति के आधार पर, यह मानते हुए कि ध्वनि वेग सी स्थिर है, चैनल वक्र अनुरेखण समीकरण है:

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सूत्र में: पी(आर) केंद्र रेखा से दूरी आर पर ध्वनि चैनल और पाइप में अक्ष दिशा के बीच का कोण है; V केंद्र रेखा और पाइप में अक्ष अनुभाग से दूरी r पर ध्वनि चैनल का औसत सतह वेग है।

एक बार सेंसर का स्थान निर्धारित हो जाने पर, चैनल वक्र स्थापित किया जा सकता है। चूँकि V स्थिर नहीं है, चैनल एक घुमावदार आकार प्रदर्शित करता है, और चैनल कोण गैर -स्थिर है। रेनॉल्ड्स संख्या रे और मच संख्या मा चैनल वक्रता निर्धारित करती है, जो वेग वितरण के साथ बदलती है और मा में बढ़ती है।

पाइप में मच संख्या को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

मा=वी/सी

सूत्र में: C ध्वनि की गति है; V पाइप में द्रव का औसत आयतन वेग है। जब मा <0.1, अल्ट्रासोनिक तरंग प्रसार प्रक्षेपवक्र लगभग एक सीधी रेखा है; मा जितना बड़ा होगा, प्रसार प्रक्षेपवक्र की वक्रता उतनी ही अधिक होगी।

 

 

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, जब अल्ट्रासोनिक तरंगें पाइप के भीतर तरल पदार्थ में फैलती हैं, तो उनके प्रसार पथ इस बात पर निर्भर करते हैं कि वे प्रवाह के साथ या उसके विपरीत यात्रा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग दूरी तय होती है और इस प्रकार गलत माप समय होता है।

 

सिग्नल के नजरिए से, ऊर्जा की हानि संचारण और प्राप्त करने वाले ट्रांसड्यूसर दोनों पर होती है, और दोनों दिशाओं में प्रसार के दौरान भी होती है। प्रसार प्रक्षेप पथ की वक्रता जितनी अधिक होगी, प्राप्त प्रतिध्वनि संकेत उतना ही कमजोर होगा। यदि अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उत्सर्जन कोण गलत है, तो प्राप्त ट्रांसड्यूसर पर इको सिग्नल का पता भी नहीं लगाया जा सकता है।

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ज़ीरो{0}क्रॉसिंग डिटेक्शन एक थ्रेशोल्ड वोल्टेज सेट करके शून्य{1}क्रॉसिंग पॉइंट का पता लगाता है। हालाँकि, व्यवहार में, सिग्नल आने के बाद देरी के बाद ही पता लगाना शुरू होता है, और यह देरी एक व्यवस्थित त्रुटि का परिचय देती है। इसके अलावा, जब सिग्नल के आयाम में उतार-चढ़ाव होता है, तो एक निश्चित मान के साथ शून्य क्रॉसिंग डिटेक्शन से प्राप्त शुरुआती समय बदल जाएगा। एक पाइप के भीतर गैस में फैलने वाले अल्ट्रासोनिक सिग्नल को चित्र में दिखाया गया है। जब द्रव का वेग बढ़ता है, तो प्राप्त सिग्नल का आयाम कम हो जाता है, जिससे द्वितीयक उपकरण अलग-अलग प्रसार समय का पता लगा सकता है।

 

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