단일 경로와 다중 경로 초음파 수량계의 구조 및 측정 정확도의 차이점은 무엇입니까?

현대의 스마트 물 관리와 산업 유량 측정 및 제어에서 초음파 수량계는 기계적으로 움직이는 부품이 부족하고 압력 강하가 낮으며 정확도가 높기 때문에 주류 측정 도구가 되었습니다. 초음파 수량계 음파 경로의 수에 따라 주로 단일 경로 설계와 다중 경로 설계로 분류됩니다. 응용 분야에 가장 적합한 유량계를 선택하려면 원리, 구성 및 측정 정확도 측면에서 이 두 구조 간의 핵심 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

구조 설계 및 음파 경로 레이아웃

1. 단일 경로 초음파 수량계

이름에서 알 수 있듯이 단일 경로 초음파 수량계는 흐름 단면에 걸쳐 하나의 변환기 쌍(즉, 하나의 음파 측정 경로)만 사용합니다.

구조적 특징: 이 디자인은 가장 간단하고 상대적으로 저렴합니다. 두 개의 트랜스듀서는 일반적으로 파이프 직경을 따라 또는 특정 코드 길이를 따라 비스듬하게 배치되어 단일 음향 빔을 형성합니다. 음파는 상류와 하류 모두 이 고정 경로를 따라 전파되며 이 경로를 따른 유속은 통과 시간 방법을 사용하여 계산됩니다.

적용 가능한 시나리오: 일반적으로 작은 직경의 파이프 또는 중간 정도의 측정 정확도 요구 사항이 있는 주거용 검침 응용 분야에 사용됩니다. 음파 경로가 단일이기 때문에 더 컴팩트하게 만들 수 있고 설치 유연성이 더 높습니다.

2. 다중경로 초음파 수량계

다중 경로 초음파 수량계는 파이프 단면에 설치된 두 개 이상의 변환기 쌍(예: 2채널, 3채널 또는 4채널)을 활용하여 다중 음파 경로를 생성합니다.

구조적 특징: 구조가 상대적으로 복잡하여 더 많은 변환기와 더 정교한 신호 처리 회로가 필요합니다. 이러한 음파 경로는 일반적으로 흐름 단면에 걸쳐 적용 범위를 최대화하거나 속도 분포를 시뮬레이션하기 위해 다양한 현 방향을 따라 분포됩니다.

핵심 기술: 다중 경로 수량계는 수치 적분 또는 가중 평균 알고리즘을 활용하여 여러 경로를 따라 유속을 종합적으로 계산하고 전체 단면에 걸쳐 평균 유속을 결정함으로써 보다 정확한 유량 측정을 달성합니다.

적용 가능한 시나리오: 대구경 물 공급 네트워크, 무역 이전, 고정밀 산업용 계량 및 매우 높은 턴다운 비율이 필요한 응용 분야에 주로 사용됩니다.

측정 정확도 및 흐름 체계 적응성

구조적 차이는 두 수량계 간의 측정 정확도와 유량 체계 적응성의 상당한 격차를 직접적으로 결정합니다.

1. 속도 분포에 대한 의존성

파이프 안의 물은 균일하게 흐르지 않습니다. 대신, 일반적으로 중앙에서는 높은 속도, 파이프 벽 근처에서는 낮은 속도를 갖는 속도 프로파일을 나타냅니다. 이 속도 프로파일은 업스트림 밸브, 엘보우, 펌프와 같은 간섭 요인의 영향을 받아 흐름이 왜곡될 수 있습니다.

단일 채널 측정기의 한계: 단일 채널 측정기는 단일 지점이나 단면의 선을 따라 유속만 측정합니다. 그들은 실제 속도 분포가 이상적인 속도 분포(예: 완전 발달 흐름)와 일치한다고 가정하고 고정 수정 계수를 사용하여 경로 속도를 평균 속도로 변환합니다. 실제 흐름 패턴이 왜곡되면 보정 계수가 무효화되어 측정 정확도가 급격히 떨어집니다. 이는 단일 채널 시스템의 가장 큰 정확도 병목 현상입니다.

다중 채널 시스템의 장점: 다양한 위치에서 여러 유속 샘플을 수집함으로써 다중 채널 시스템은 유속 분포의 실제 형태를 더 크게 포착할 수 있습니다. 정교한 수치 적분 알고리즘을 사용하는 다중 채널 시스템은 왜곡된 흐름을 효과적으로 보상하고 수정하여 흐름 패턴 교란으로 인한 오류를 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 측정 정확도는 단일 채널 시스템의 측정 정확도보다 훨씬 높습니다. 다중 채널 시스템의 안정성 이점은 이상적이지 않은 설치 조건(예: 직선 파이프 길이가 충분하지 않음)에서 특히 두드러집니다.

2. 턴다운 및 저유량 측정 기능

턴다운 비율은 초음파 수량계가 넓은 유량 범위에서 정확도를 유지하는 능력을 측정합니다.

약한 신호를 처리하고 유속 분포를 정확하게 포착하는 능력으로 인해 다중 채널 시스템은 종종 더 높은 턴다운 비율을 갖습니다. 이는 매우 낮은 유량(예: Q1 유량 지점)에서 안정적인 측정을 유지할 수 있어 누출 모니터링에 더욱 유용하다는 것을 의미합니다.

유속이 낮으면 음파 경로의 속도차 신호가 약하고 속도 분포가 온도, 기포 등에 의해 더 쉽게 영향을 받습니다. 측정 정확도의 하한이 높고 범위 비율이 상대적으로 제한됩니다.