Фактары, якія ўплываюць на дакладнасць паказанняў і поўную дакладнасць ультрагукавых расходомераў

Фактары, якія ўплываюць на дакладнасць паказанняў і поўную дакладнасць ультрагукавых расходомераў

I. Фактары ўласцівасцей вадкасці

1. Раўнамернасць размеркавання хуткасці патоку

• Механізм уздзеяння: Ультрагукавыя расходомеры вылічваюць хуткасць патоку, вымяраючы розніцу ў часе (метад розніцы ў часе) або зрух частаты (метад Доплера) гукавых хваль, якія распаўсюджваюцца ў вадкасці. Гэта заснавана на перадумовы, што размеркаванне хуткасці вадкасці ў папярочным сячэнні вымярэння з'яўляецца стабільным і сіметрычным.
• Канкрэтныя наступствы: Калі размеркаванне хуткасці неўпарадкаванае (напрыклад, з віхрамі або зрушаным патокам), хуткасць уздоўж шляху распаўсюджвання гукавой хвалі не можа адлюстроўваць сапраўдную сярэднюю хуткасць, што прыводзіць да адхіленняў паміж вымераным значэннем і фактычным значэннем.
  • Для дакладнасці паказанняў: паколькі дакладнасць паказанняў залежыць ад фактычнага вымеранага значэння, нераўнамернае размеркаванне хуткасці непасрэдна павялічвае памылкі вымярэння (асабліва пры нізкіх хуткасцях патоку, дзе доля адхілення вышэйшая).
  • Для поўнай дакладнасці: нават калі эталонам памылкі з'яўляецца поўная шкала, разлад хуткасці ўсё роўна прыводзіць да адхілення вымеранага значэння ад сапраўднага значэння. Аднак, калі фактычная хуткасць патоку блізкая да поўнай шкалы, уплыў абсалютнай памылкі на дакладнасць поўнай шкалы адносна кантралюемы; калі хуткасць патоку нізкая, доля абсалютнай памылкі да поўнай шкалы можа быць «замаскіравана», але фактычная адносная памылка ўжо павялічылася.

2. Фізічныя ўласцівасці вадкасці

• Тэмпература і ціск: Змены тэмпературы вадкасці ўплываюць на хуткасць гуку (хуткасць гуку павялічваецца з тэмпературай), а празмерны ціск можа выклікаць дэфармацыю трубы, змяняючы шлях распаўсюджвання гукавой хвалі. Калі ў вымяральніка няма кампенсацыі тэмпературы/ціску, будуць узнікаць сістэматычныя памылкі.
• Вязкасць і ўтрыманне прымешак/бурбалак: Вадкасці з высокай вязкасцю могуць выклікаць затрымку хуткасці, у той час як бурбалкі або цвёрдыя часціцы могуць рассейваць або паглынаць гукавыя хвалі, што прыводзіць да аслаблення сігналу, нестабільнага часу распаўсюджвання або нават страты сігналу, што непасрэдна зніжае дакладнасць вымярэнняў.
• Тып вадкасці: Напрыклад, хуткасць гуку ў газах і вадкасцях істотна адрозніваецца. Калі вымяральнік не адкалібраваны для канкрэтнага тыпу вадкасці, дакладнасць абодвух паказчыкаў будзе істотна зніжана.

II. Фактары ўмоў ўстаноўкі

1. Месца і спосаб усталёўкі датчыка

• Выбар месца ўстаноўкі: датчыкі павінны быць усталяваны на прамых участках трубаправода. Калі вышэй па плыні ёсць крыніцы перашкод (напрыклад, калені, клапаны або помпы) і недастаткова рэзервуецца прамых участкаў трубаправода (звычайна патрабуецца больш за 10-кратны дыяметр трубаправода вышэй па плыні і 5-кратны дыяметр трубаправода ніжэй па плыні), размеркаванне хуткасці будзе парушаным (як ужо згадвалася раней).
• Памылкі метаду ўстаноўкі: адхіленні ў адлегласці паміж датчыкамі, няправільныя вуглы нахілу (не сумяшчальныя з воссю трубы) або няроўнае нанясенне злучальнай рэчывы (для накладных датчыкаў) прывядуць да памылак у вымярэнні даўжыні або вугла шляху распаўсюджвання гукавой хвалі, што прывядзе да фіксаваных адхіленняў.

2. Стан трубаправодаў

• Сумяшчальнасць дыяметра трубы: Калі намінальны дыяметр трубы расходомера не адпавядае фактычнаму дыяметру трубы (або карэкцыя дыяметра не выконваецца), у формуле пераўтварэння хуткасці ў расход (расход = хуткасць × плошча папярочнага сячэння) узнікнуць памылкі, якія непасрэдна ўплываюць на вымеранае значэнне.
• Матэрыял трубы і стан унутранай сценкі: матэрыял трубы (напрыклад, метал, пластык) уплывае на пранікненне гукавых хваль (пластыкавыя трубы маюць меншае аслабленне гукавых хваль, у той час як металічныя трубы патрабуюць уліку таўшчыні сценкі); акалінне, карозія або павелічэнне шурпатасці ўнутранай сценкі зменяць шлях адлюстравання/праламлення гукавых хваль, што прывядзе да скажэння сігналу.

III. Фактары прадукцыйнасці абсталявання

1. Прадукцыйнасць датчыка

• Частата і адчувальнасць: рабочая частата датчыка павінна адпавядаць уласцівасцям вадкасці (напрыклад, для вадкасцей з высокай глейкасцю патрэбныя нізкія частоты, каб паменшыць згасанне); недастатковая адчувальнасць прывядзе да немагчымасці ідэнтыфікацыі слабых сігналаў, што знізіць стабільнасць вымярэнняў.
• Здольнасць да перашкод сігналу: калі фільтруючая здольнасць датчыка для гукавых хваль недастатковая, ён становіцца ўспрымальным да перашкод ад вібрацыі трубы і шуму турбулентнасці вадкасці, што прыводзіць да ваганняў вымераных значэнняў і павелічэння выпадковых памылак.

2. Апаратнае забеспячэнне і алгарытмы вымяральніка

• Магчымасці апрацоўкі сігналу: Розніца ў часе распаўсюджвання гукавой хвалі звычайна складае нанасекундны ўзровень. Калі дакладнасць сінхранізацыі вымяральніка (напрыклад, частата дыскрэтызацыі, стабільнасць тактавага сігналу) недастатковая або калі ў схеме ўзмацнення/фільтрацыі сігналу ёсць дрэйф, будуць уведзены сістэматычныя памылкі.
• Аптымізацыя алгарытмаў: перадавыя алгарытмы лічбавай апрацоўкі сігналаў (напрыклад, адаптыўная фільтрацыя, тэхналогія шматканальных вымярэнняў) могуць паменшыць шумавыя перашкоды і кампенсаваць памылкі, выкліканыя нераўнамерным размеркаваннем хуткасці, паляпшаючы дакладнасць паказанняў; наадварот, спрошчаныя алгарытмы будуць павялічваць адхіленні вымярэнняў.

IV. Фактары ўздзеяння навакольнага асяроддзя

1. Знешні шум і вібрацыя

• Механічная вібрацыя на прамысловых аб'ектах (напрыклад, ад помпаў або рухавікоў) можа выклікаць зрушэнне датчыка або рэзананс трубы, змяняючы шлях распаўсюджвання гукавой хвалі; моцны шум (напрыклад, высокачашчынныя электрамагнітныя сігналы, акустычныя перашкоды) можа заглушыць эфектыўныя сігналы, што прывядзе да скокаў вымераных значэнняў.

2. Электрамагнітныя перашкоды (ЭМП)

V. Налада дыяпазону і каэфіцыенты каліброўкі

1. Рацыянальнасць усталявання дыяпазону

• Для дакладнасці поўнай шкалы: калі дыяпазон поўнай шкалы ўсталяваны занадта вялікім (значна перавышае рэальны максімальны расход), рэальны расход будзе заставацца ў ніжнім дыяпазоне на працягу доўгага часу. Абсалютная памылка дакладнасці поўнай шкалы (±b% × поўны расход) будзе значна павялічвацца прапарцыйна ніжняму расходу (напрыклад, поўны расход = 1000 м³/г, рэальны расход = 100 м³/г, памылка поўнай шкалы ±1% = ±10 м³/г, з адноснай памылкай ±10%).
• Што тычыцца дакладнасці паказанняў: занадта малы дыяпазон прывядзе да перавышэння дыяпазону пры высокіх хуткасцях патоку, што прывядзе да перасычэння вымераных значэнняў; занадта вялікі дыяпазон не ўплывае непасрэдна на адносную памылку дакладнасці паказанняў (паколькі памылка звязана з фактычным значэннем), але сіла сігналу можа быць недастатковай пры нізкіх хуткасцях патоку, што ўскосна павялічвае памылкі.

2. Якасць каліброўкі

• Каліброўка — гэта асноўны працэс вызначэння «адхілення паміж вымеранымі значэннямі і сапраўднымі значэннямі». Калі калібровачнае абсталяванне мае недастатковую дакладнасць або працэс каліброўкі нестандартны (напрыклад, адсутнічае шматкропкавая каліброўка па ўсім дыяпазоне), сістэматычная памылка вымяральніка павялічыцца, і дакладнасць паказанняў, а таксама дакладнасць поўнай шкалы будуць адхіляцца ад сваіх намінальных значэнняў.

VI. Рэзюмэ

• Асноўныя агульныя фактары: размеркаванне хуткасці вадкасці, стандартызацыя ўстаноўкі, прадукцыйнасць датчыка, перашкоды навакольнага асяроддзя і якасць каліброўкі з'яўляюцца фундаментальнымі фактарамі, якія ўплываюць на дакладнасць, непасрэдна вызначаючы адхіленне паміж вымеранымі значэннямі і сапраўднымі значэннямі.
• Дыферэнцыраваныя ўздзеянні: налада дыяпазону мае больш істотны ўплыў на дакладнасць поўнай шкалы (адноснае ўзмацненне памылкі пры нізкіх хуткасцях патоку); дакладнасць паказанняў, з іншага боку, больш залежыць ад здольнасці алгарытму апрацоўкі сігналаў фіксаваць сігналы нізкага патоку і кампенсаваць памылкі, выкліканыя нераўнамерным размеркаваннем хуткасці.