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Scelta del trasduttore a ultrasuoni per la misurazione della portata di gas: frequenza, percorso acustico, pressione e temperatura

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Scelta del trasduttore ultrasonico per la misurazione della portata di gas: frequenza, percorso acustico, pressione e temperatura

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La scelta del trasduttore di portata del gas è un compito che rientra nella progettazione del sistema
La misurazione ultrasonica della portata del gas trova applicazione nei contatori del gas residenziali e commerciali, nelle linee di processo industriali, nei ventilatori, negli analizzatori, nei sistemi di combustione e nel monitoraggio di camini o condotti. I trasduttori costituiscono solo una parte del sistema. La loro idoneità dipende dal gas, dal tubo di flusso, dal percorso acustico, dalla pressione, dalla temperatura, dalla frequenza, dall’elettronica, dal metodo di calibrazione e dall’uniformità di produzione.

Un trasduttore che produce un segnale forte nell’aria ambiente su un banco di prova potrebbe non rimanere stabile nel contatore finale. La geometria del tubo, i riflettori, la composizione del gas, la pressione, la temperatura, la contaminazione, il carico sul cavo e il front-end analogico possono modificare l’ampiezza, la fase, l’offset a flusso zero e la misurazione del tempo di volo.

Come funziona la misurazione della portata del gas tramite tempo di transito
Un contatore tipico utilizza due trasduttori. Una misurazione viene effettuata nella direzione del flusso e l’altra in direzione opposta. L’onda acustica che viaggia a valle arriva leggermente prima, mentre quella a monte arriva leggermente dopo. Il tempo di transito differenziale è correlato alla velocità media del gas lungo il percorso acustico. L’area della tubazione, la geometria del percorso, la calibrazione e la correzione del profilo di flusso vengono quindi utilizzate per calcolare la portata volumetrica o massica.

La differenza di tempo è solitamente molto inferiore al tempo di transito totale. Per questo motivo, la stabilità della forma d’onda, l’adattamento dei trasduttori, la risoluzione temporale e il rilevamento a basso rumore sono fondamentali. A portata zero, il tempo differenziale ideale è pari a zero, ma i trasduttori e i componenti elettronici reali introducono offset che devono essere caratterizzati e compensati.