Када користите време{0}}-летаултразвучни мерач протоказа мерење брзине протока потребно је знати просечну брзину гаса који тече кроз цев. У идеалном случају, ултразвучни мерач протока истовремено мери брзину течности у бесконачном броју тачака дуж попречног пресека цеви-, а затим израчунава просечну пондерисану брзину да би се добила просечна запреминска брзина течности унутар цеви. Овај принцип мерења претпоставља да флуид у цеви ради у идеалним условима протока. Експериментални резултати показују да у окружењу доброг поља протока, тачност мерења једноканалног- ултразвучног мерача протока може да достигне 0,5%.
Међутим, ако је једноканални ултразвучни мерач протока{0}} инсталиран 19Д низводно од једне кривине од 90 степени, грешка мерења ће премашити 4%; ако је инсталиран 78Д низводно, грешка мерења може да достигне 2% до 2,2%. Ови експерименти показују да промене у пољу не-идеалног протока имају значајан утицај на тачност мерења. Чак и са више канала распоређених у ултразвучној цеви за мерење протока да би се добиле информације о брзини у целом попречном пресеку протока{10}}, и даље постоје непотпуне информације о брзини, а неслагања између измереног резултата и стварне брзине ће остати. Разлика је мала, али је тачност мерења много боља од оне{12}}једноканалног ултразвучног мерача протока. Ова књига такође користи метод вишеканалног мерења{14} као истраживачки садржај за решавање овог проблема. Због тога, у процесу развоја ултразвучних мерача протока и коришћења мерача протока у пракси, потребно је обратити пажњу на утицај положаја уградње на стварно поље протока, и покушати да се обезбеди да се флуид у цеви може у потпуности развити када дође до улаза у мерач протока.
Пошто стање протока одређује тачност мерења и мерења ултразвучних мерача протока, а стање протока зависи од многих фактора, неопходно је пажљиво размотрити да ли услови мерења испуњавају захтеве пројектовања приликом развоја и употребе ултразвучних мерача протока [21]. Препоручени услови уградње су да дужина узводне равне цеви ултразвучног мерача протока није мања од 10Д, а дужина низводне равне цеви не мања од 5Д.
Присуство инсталационих ефеката отежава постизање стабилног протока течности. Код правог распореда цеви са потпуно развијеним протоком, профил брзине и дистрибуција се могу представити емпиријским формулама. Стога, све док су услови уградње загарантовани, захтеви за прецизношћу мерења ултразвучних мерача протока могу се лако испунити, било у лабораторији или на упоредивом стварном пољу. Међутим, у индустријским окружењима постоје различити фактори интерференције, а стварна грешка мерења ултразвучних мерача протока биће већа од номиналне грешке мерења! Измерена вредност површинске просечне брзине В или В у каналу цеви и израчуната вредност просечне брзине В а у цеви имају мерне несигурности. Турбуленција се односи на мерну несигурност Ва или В. Иако се фактор корекције брзине К може користити за корекцију просечне брзине у цеви, неслагање између стварног протока и пројектованих услова ће довести до значајних грешака у мерењу. Заварене прирубнице, избочине прирубница у близини локације за уградњу ултразвучног претварача и пумпе и вентили постављени узводно су фактори интерференције у пољу протока, узрокујући значајне промене у профилу брзине и резултирајући великим грешкама у фактору корекције брзине, чиме не испуњавају циљеве и захтеве дизајна.
Компонента радијалне брзине присутна у турбуленцији је најважнији фактор утицаја у ултразвучном мерењу протока. Главни узрок компоненте радијалне брзине је секундарни ток изазван савијањем цеви. Када течност у цеви тече под условима савијања, стање протока је у нестабилном стању због центрифугалне силе. Овај проблем нестабилности назива се Деанов проблем стабилности [91]. Кривина која узрокује проблем стабилности Деана приказана је на слици 2.5. Аксијални ток у цеви назива се примарни ток, а радијални ток који се ствара у кривини назива се секундарни ток. Разлог за секундарни ток је то што је закривљеност унутрашње и спољашње стране кривине различита. Када се флуидни микроелементи-крећу унутра, центрифугална сила делује на попречни пресек цеви и ствара поље силе. Ово поље силе ће покретати течне микро{10}елементе да би произвели радијално кретање. Интензитет секундарног тока се може представити Деканским бројем Д, односно:
У формули: Вомје просечна брзина протока између два зида; Д је унутрашњи пречник цеви; у је кинематичка вискозност; а Р је полупречник савијања цеви. Што је већа брзина протока, мањи је полупречник савијања Р у цеви и већи је интензитет генерисаног секундарног струјања.
Утицај ефекта уградње и геометријске грешке кућишта инструмента
Међу различитим факторима који утичу на грешку мерења ултразвучних мерача протока, најважнији су ефекат инсталације поља протока и кашњење сигнала. Током развоја и употребе, фактори као што су пречник цеви и угао азимута инсталације такође утичу на тачност мерења протока. У стварним индустријским окружењима, због ефекта инсталације, проток флуида је ретко стабилан, а различите флуктуације неизбежно постоје у пољу струјања. Ове флуктуације утичу на тачност мерења протока, као што је претходно анализирано.
Током процеса мерења, ултразвучна путања и површина-попречног пресека омотача цеви ултразвучног мерача протока морају остати константни. Промене температуре и напона ће изазвати одговарајуће промене у попречном пресеку цеви-, што доводи до варијација у дистрибуцији брзине течности и последично до нетачног мерења брзине. Грешка мерења је директно пропорционална грешци у површини попречног пресека{4}}цеви. Ово посебно важи за компресибилне гасовите медије, где су ефекти промена температуре и стреса још озбиљнији.
Током процеса развоја, тешко је распоредити претвараче према стварном пречнику цеви на лицу места. Међутим, ако се ултразвучни претварачи не могу тачно инсталирати према положају пречника, то ће такође утицати на тачност мерења протока. Грешка позиционирања претварача углавном утиче на путању простирања Л ултразвучног таласа. Поред потешкоћа у одређивању положаја уградње претварача током процеса развоја, ефекат термичког ширења и контракције омотача мерне цеви под температурним променама ће такође проузроковати мало померање удаљености трансдуктора, што ће узроковати грешку позиционирања претварача. Када постоје наслаге на унутрашњој површини зида цеви ултразвучног мерача протока, површина попречног пресека цеви постаје мања, што резултира повећањем брзине флуида, што ће такође изазвати грешку мерења вредности протока. Референца [96] показује да у ултразвучном мерачу протока пречника 300 мм, ако су наслаге дебљине 0,4 мм причвршћене на унутрашњу површину цеви, то ће донети ±0,51% грешке мерења ултразвучном мерачу протока.
