فلومتر اولتراسونیک
این نوع از فلومترها با استفاده از امواج اولتراسونیک (مافوق صوت) سرعت جریان را اندازه گیری می‌کنند. به عبارت دیگر، این جریان سنج‌ها با در نظر گرفتن تغییرات امواج مافوق صوت ارسالی و دریافتی، سرعت و دبی جریان را محاسبه می‌کنند. امواج اولتراسونیک در این فلومترها توسط مبدل‌هایی فرستاده و دریافت می‌شوند. این مبدل‌ها هم می‌توانند در داخل لوله قرار گیرند و هم در خارج از لوله. مبدل‌هایی که در خارج لوله قرار می‌گیرند، سیگنال‌ها را از طریق دیواره لوله ارسال و دریافت می‌کنند؛ با توجه به این ویژگی از این فلومترها می‌توان برای اندازه گیری دبی لوله‌های بزرگ استفاده کرد.
انواع فلومترهای اولتراسونیک
فلومترهای اولتراسونیک در دو نوع زمان انتقال (Transit Time) و داپلر (Doppler) موجود هستند. تفاوت اصلی این دو نوع در این است که فلومترهای از نوع Transit Time برای سیالات تمیز مناسب هستند، درحالی که فلومترهای Doppler برای سیالات دوغابی و کثیف به کار برده می‌شوند. در ادامه توضیحاتی در رابطه با این دو نوع ارائه می‌شود.
فلومتر اولتراسونیک از نوع زمان انتقال (Transit Time Flow Meter)
فلومترهای اولتراسونیک زمان انتقال عمدتا برای اندازه‌گیری دبی جریان مایعات و گازها به کار برده می‌شوند. این جریان سنج‌ها دارای دو مبدل هستند که در خط لوله نصب می‌شوند و به عنوان فرستنده و گیرنده امواج فراصوت عمل می‌کنند. اساس کار فلومتر اولتراسونیک Transit Time اندازه گیری اختلاف زمان بین امواجی که در جهت جریان و امواجی که در خلاف جهت جریان فرستاده می‌شوند، است. در صورتی که جریان وجود نداشته باشد، این اختلاف زمانی صفر است؛ اما با وجود جریان، امواجی که در جهت جریان حرکت می‌کنند سریع‌تر از امواج خلاف جهت جریان، به گیرنده می‌رسند. در نتیجه، دستگاه با اندازه‌گیری این اختلاف زمان می‌تواند سرعت و دبی جریان را محاسبه نماید.
فلومتر اولتراسونیک از نوع داپلر (Doppler Flow Meter)
فلومتر اولتراسونیک داپلر برای اندازه‌گیری دبی جریان در دوغاب‌ها و گازها به کار برده می‌شود. در واقع این دستگاه برای اندازه گیری سرعت جریان از اثر داپلر استفاده می‌کند، از این رو نیاز به ذرات منعکس کننده مانند ذرات جامد یا حباب‌های هوا دارد، در نتیجه برای اندازه‌گیری دبی مایعات شفاف مناسب نمی‌باشد. در این نوع از فلومترها پس از فرستادن امواج اولتراسونیک، بخشی از انرژی این امواج به دلیل برخورد با ذرات موجود در جریان منعکس می‌شود. امواج منعکس شده فرکانس متفاوتی با امواج اولیه دارند. با توجه به این که ذرات بازتابنده در حال حرکت هستند، با اندازه گیری اختلاف بین سیگنال‌های اصلی و برگشتی، می‌توان سرعت جریان را محاسبه نمود. در بسیاری از فلومترهای داپلر تنها از یک سنسور (مبدل) استفاده می‌کنند.
مزایای فلومترهای اولتراسونیک
از محاسن استفاده از فلومترهای اولتراسونیک می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
• عدم افت فشار به دلیل غیر تهاجمی بودن
• عدم نشتی و خوردگی
• توانایی حذف نویزهای مکانیکی و الکتریکی و درنتیجه قابلیت نصب در بسیاری از مکان‌ها
• توانایی کنترل جریان در دو جهت
• قابلیت اطمینان بالا
• نصب بسیار ساده
• پاسخگویی سریع
• قابلیت استفاده برای لوله‌های با ابعاد مختلف و شرایط جریان متفاوت
• مستقل از خواص سیال نظیر دما، فشار، دانسیته، هدایت الکتریکی و ویسکوزیته
• تعمیر و نگهداری کم به دلیل عدم وجود قطعات متحرک و رسوب کم سنسورها
• عدم دستکاری و تغییر الگوی جریان
• عدم ایجاد سایش
محدودیت‌های استفاده از فلومترهای اولتراسونیک
از معایب و محدودیت‌های فلومترها اولتراسونیک می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
• نیاز به پر بودن خط لوله
• نیاز به شفاف بودن سیال از نظر صوتی
• وابستگی دقت به مشخصات جریان
• گران قیمت
• حضور جامدات یا گازهای اضافی، اندازه گیری سیال را تحت تاثیر قرار می‌دهد (در نوع Transit Time)
• نیاز به سرعت جریان بیش از سرعت جریان بحرانی که ذرات در آن ته نشین می‌شوند (در نوع Doppler)
• نیار به ذرات با ابعاد مناسب جهت انعکاس امواج اولتراسونیک (نوع Doppler)
کاربردهای فلومترهای اولتراسونیک
فلومترهای اولتراسونیک برای اندازه گیری دبی جریان در کاربردهایی که دارای سیالات مبتی بر آب یا سیالات رسانای صوتی هستند، بسیار مناسب و ایده‌آل می‌باشند. برای اندازه گیری دبی جریان توسط این فلومترها نیازی به رسانایی الکتریکی سیال نیست. با توجه به موارد ذکر شده، دبی سنج‌های اولتراسونیک در صنایع مختلفی کاربرد دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به واحدهای تصفیه آب و فاضلاب، صنایع داروسازی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و نوشیدنی، صنایع معدنی، کارخانه‌های کاغذسازی، صنایع نفت و گاز، نیروگاه‌ها، چیلرها، برج‌های خنک کننده، بویلرها و ... اشاره داشت.
نکات مهم در خرید و انتخاب فلومتر اولتراسونیک
در هنگام انتخاب و خرید فلومتر اولتراسونیک نیاز است که به موارد زیر توجه گردد:
• خاصیت آکوستیک سیال
• دقت
• دما و فشار
• نرخ جریان
• سایز لوله
