Здравствуйте. Уже 4-ю неделю пытаюсь получить адекватные значения с ультразвукового расходомера для жидкостей, но показания всегда плывут в зависимости от температуры.
У меня расходомер китайский, геометрических размеров нет, есть только то, что удалось намерять штангенциркулем, поэтому все размеры приблизительные.

Нашел похожую картинку, 4 и 6 - датчики.


Расходомер состоит из 2-х пьезодатчиков, каждый из которых попеременно выступает и передатчиком, и приемником. Сначала запускаю импульсы против течения жидкости, получаю время Tup, потом за течением и время Tdn.
Далее через формулу получаю объем V = S * ((0.5*L/Tdn)-(0.5*L/Tup)), где
S - площадь сечения трубы в зоне распостранения ультразвука
L - расстояние между датчиками.
По указанной формуле удается скалиброваться на одном расходе, но с изменением температуры плывет и расход.
Дело в том, что L у меня состоит из 2 участков (~10мм), перпендикулярных направлению жидкости и 1-го "честного"(~56мм), где сигнал распостраняется параллельно потоку жидкости.
Пытался вычесть из Tup, и Tdn время прохождения перпендикулярных участков, но это ничего не дало.

Кто сталкивался с такой задачей, помогите формулой или советом куда копать.

полу сумма времен деленная длину дает скорость звука в жидкости (она зависит от температуры). Поставьте датчик температуры-- и зная зависимость звука от температуры (обычно гостовская таблица), тогда можно скомпенсировать

Скорость распостранения у меня есть Vsound = ((0.5*L/Tdn)+(0.5*L/Tup)), датчики температуры стоят, но неизвестно что за жижу запустят в качестве жидкости (прибор предназначается для учета объема теплоносителя в системах отопления)

То есть я правильно предполагаю что надо время Tup и Tdn уменьшить на время прохождения перпендикулярных участков?

В общем чтоб сказать надо думать. Я уж лет 5-6 как теплосчетчиками не занимаюсь. Были где то формулы и учет этих участков. там можно влезть в процент

Мне после учета электричества, где точность на порядок выше, тяжело работать с жидкостями.

Перерыл много сайтов, не видел чтоб кто-то такого плана датчики (с перпендикулярными участками) использовал. Подозреваю что в данной конструкции точность принесена в жертву с целью упрощения конструкции.
Может литературу какую-то подскажете?

У тебя главная неизвестная - скорость звука в текущей жидкости.
Вторая неизвестная - коэффициент изменения геометрические размеров трубы от температуры.
Необходимо поставить на другой стороне трубы, напротив одного из УЗ-датчиков, еще один УЗ-датчик. Расстояние между ними фиксированое - можно вычислить скорость звука среды. Этот измерительный канал прокалибровать в диапазоне температур на изменение расстояния между датчиками от температуры трубы(геометрия изменяется). Потом прокалибровать в диапазоне температур и основной канал. Температуру трубы измерять любым подходящим датчиком.

p.s. И кстати, штангельциркуль здесь не поможет, убедится можно вычислив значения при расстоянии Х, а потом при расстоянии Х+0,1мм - разница будет существенная. Можно попробовать получить виртуальное расстояние при неподвижной жидкости и двух точках фиксированной температуры, и потом его использовать. Рразница между точками должна быть небольшая, а то геометрия уплывет, хотя её можно попробовать учесть через известный коффициент теплового расширения металла, но и не маленькая - можно в точности потерять. Вообщем нужен полноценный метрологический анализ погрешностей.

Сообщение отредактировал HardEgor - Apr 25 2013, 16:11

Задача усложнилась. Оказалось что наличие вертикальных участков не сильно влияют на конечную погрешность (в моем случае влияние меньше 0,001%). Куда большая беда из-за расширения пластиковой трубки, вставленной в зоне 36 (на рисунке в первом посте).


Буду принимать что Vsound = ((0.5*L/Tdn)+(0.5*L/Tup)), надо будет проследить насколько на него влияет расширение пластика (зеркала закреплены на пластике).


Хорошая идея, спасибо. Еще один датчик подключить не получится, микросхема допускает подключение только двух, но принцип понял.


Это я с самого начала понимал, даже когда не подозревал про влияние температурного расширения. На основе данных полученных с помощью штангенциркуля я рассчитывал начальные значения коефициентов чтоб была погрешность +/- 20..30 %, а не +/- 100%. Просто как показатель что теория близка к практике.

мне кажетстя, что подход к задаче не верный изначально, т.к. Ваши показания будут плавать вместе с металической стружкой по трубам....

пересмотрите подход - ультразвук далеко не лучшее решение в данном случае...

например: датчик давления - все формулы для расчета в школьном учебнике по физике (давление изменяется от скорости потока в трубке). плюс никакой зависимости от жижи в трубах. и управления никакого не нужно городить...

Эээээ, скажем прямо, такие вещи не делаются из пластика - нержавейка "наше всё", если конечно стоит задача измерять, а не проверить наличие эффекта.

С длинами там есть много тонких моментов, например расстояние от датчика до пластика меняется с ТКР трубы, а сам пластик с измерительным путем с ТКР пластика ....
Была статья то ли французов, то ли японцев, они делали такой измеритель, только там две пары датчиков стояли в трубе под углом 90 градусов(буква Х в трубе), и они из системы уравнений получали скорость движения, направление движения и температуру жидкости.

А микросхемы можно поставить две, или микросхема еще и вычислителем является?

Сообщение отредактировал HardEgor - Apr 26 2013, 03:17

Задача стоит сделать серийный прибор. А из пластика делают китайцы. Буду пробовать искать датчики другого дядюшки Ляо, но надежда найти что-то и дешевое и качественное очень мала.

Даже если это все будет в формулах, то у меня есть сомнения что получится все это запихнуть в контроллер, потому что питание от батареи. Надо двигаться в сторону нормального датчика.

Микросхем 2: Время-цифровой преобразователь и дохленький процессор, даже без поддержки float. Но датчика только 2.

ну так и отойдите от пъезодатчиков. разность давлений вам даже тинька посчитает. а точность получите не хуже электрических счетчиков.

А есть готовые (уже установленные в трубу)? Дело в том что своими силами делать эту часть пока не получится, надо ориентироваться на что-то готовое.

гугл вам в помощь: http://knowkip.ucoz.ru/publ/teplotekhniche...lenija/2-1-0-32

и вики с формулами : http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%...%BB%D0%BB%D0%B8

http://www.stenli.ru/catalogue/dada/korundddall

Что-то тут в порядках не так. За такую точность грудь давно в медалях бы была

Что-то тоже не то. скорей всего другой материал, устойчивый к температурным расширениям

Спасибо, почитаю для общего развития, но это не мой вариант. В теплопункт это пойдет, а для квартиры не очень.