Quelles sont les différences de structure et de précision de mesure entre les compteurs d'eau à ultrasons à trajet unique et à trajets multiples

Dans la gestion intelligente moderne de l'eau et la mesure et le contrôle du débit industriel, les compteurs d'eau à ultrasons sont devenus un outil de mesure courant en raison de leur manque de pièces mécaniquement mobiles, de leur faible chute de pression et de leur grande précision. Compteurs d'eau à ultrasons sont principalement classés en conceptions à trajet unique et à trajets multiples, en fonction du nombre de trajets d'ondes acoustiques. Comprendre les principales différences entre ces deux structures en termes de principe, de composition et de précision des mesures est crucial pour sélectionner le débitmètre le mieux adapté à votre application.

Conception structurelle et disposition du chemin des ondes acoustiques

1. Compteur d'eau ultrasonique à trajet unique

Comme son nom l'indique, un compteur d'eau à ultrasons à trajet unique utilise une seule paire de transducteurs (c'est-à-dire un trajet de mesure d'onde acoustique) à travers la section d'écoulement.

Caractéristiques structurelles : Cette conception est la plus simple et relativement peu coûteuse. Deux transducteurs sont généralement positionnés obliquement le long du diamètre du tuyau ou le long d'une longueur de corde spécifique, formant un seul faisceau acoustique. Les ondes acoustiques se propagent le long de ce trajet fixe, tant en amont qu'en aval, et la vitesse d'écoulement le long de ce trajet est calculée à l'aide de la méthode du temps de transit.

Scénarios applicables : généralement utilisé dans les tuyaux de petit diamètre ou pour les applications de lecture de compteurs résidentiels avec des exigences de précision de mesure modérées. Le trajet des ondes acoustiques étant unique, il peut être rendu plus compact et offre une plus grande flexibilité d’installation.

2. Compteur d'eau ultrasonique multi-voies

Les compteurs d'eau à ultrasons multivoies utilisent au moins deux paires de transducteurs (par exemple, à deux canaux, trois canaux ou quatre canaux) installées sur la section transversale du tuyau, créant ainsi plusieurs chemins d'ondes acoustiques.

Caractéristiques structurelles : La structure est relativement complexe, nécessitant davantage de transducteurs et des circuits de traitement du signal plus sophistiqués. Ces trajets d'ondes acoustiques sont généralement répartis le long de différentes directions de corde pour maximiser la couverture ou simuler la distribution de vitesse sur la section transversale d'écoulement.

Technologie de base : les compteurs d'eau multivoies utilisent des algorithmes d'intégration numérique ou de moyenne pondérée pour calculer de manière exhaustive les vitesses d'écoulement le long de plusieurs voies et déterminer la vitesse moyenne sur toute la section transversale, obtenant ainsi une mesure de débit de plus grande précision.

Scénarios applicables : principalement utilisé dans les réseaux d'approvisionnement en eau de grand diamètre, les transferts commerciaux, les compteurs industriels de haute précision et les applications nécessitant des taux de réponse extrêmement élevés.

Précision des mesures et adaptabilité du régime de débit

Les différences structurelles déterminent directement l’écart important en termes de précision des mesures et d’adaptabilité du régime d’écoulement entre les deux compteurs d’eau.

1. Dépendance à la distribution de vitesse

L'eau dans un tuyau ne s'écoule pas uniformément ; au lieu de cela, il présente un profil de vitesse, généralement avec des vitesses élevées au centre et de faibles vitesses près de la paroi du tuyau. Ce profil de vitesse peut être affecté par des facteurs d'interférence tels que les vannes, les coudes et les pompes en amont, entraînant une distorsion du débit.

Limites des compteurs monocanaux : les compteurs monocanaux mesurent uniquement la vitesse d'écoulement en un seul point ou le long d'une ligne dans une section transversale. Ils supposent que la distribution de vitesse réelle est cohérente avec une distribution de vitesse idéale (telle qu'un écoulement pleinement développé) et utilisent un facteur de correction fixe pour convertir la vitesse de trajectoire en vitesse moyenne. Une fois que le modèle d'écoulement réel est déformé, le coefficient de correction devient inefficace, entraînant une forte baisse de la précision des mesures. Il s’agit du plus gros goulot d’étranglement en matière de précision d’un système monocanal.

Avantages des systèmes multicanaux : en collectant plusieurs échantillons de vitesse d'écoulement à différents endroits, les systèmes multicanaux peuvent capturer dans une plus grande mesure la véritable forme de la distribution de la vitesse d'écoulement. Grâce à des algorithmes d'intégration numérique sophistiqués, les systèmes multicanaux peuvent compenser et corriger efficacement les flux déformés, réduisant ainsi considérablement les erreurs causées par les perturbations du modèle de flux. Par conséquent, leur précision de mesure est nettement supérieure à celle d’un système monocanal. L'avantage de stabilité des systèmes multicanaux est particulièrement prononcé dans des conditions d'installation loin d'être idéales (telles qu'une longueur de tuyau droit insuffisante).

2. Capacité de mesure de réduction et de faible débit

Le taux de variation mesure la capacité d'un compteur d'eau à ultrasons à maintenir sa précision sur une large plage de débit.

En raison de leur capacité à traiter des signaux faibles et à capturer avec précision la distribution de la vitesse d'écoulement, les systèmes multicanaux ont souvent un taux de modulation plus élevé. Cela signifie qu'ils peuvent maintenir une mesure stable à des débits extrêmement faibles (comme au point d'écoulement Q1), ce qui les rend plus utiles pour la surveillance des fuites.

Lorsque le débit est faible, le signal de différence de vitesse sur le trajet de l'onde sonore est faible et la distribution de la vitesse est plus facilement affectée par la température, les bulles, etc. La limite inférieure de la précision de la mesure est élevée et le rapport de plage est relativement limité.