Ultrazvočni vodomer meri porabo vode s pomočjo ultrazvočnih valov. Ker na hitrost širjenja ultrazvočnih valov vpliva hitrost pretoka vode, lahko hitrost pretoka-in posledično porabo vode-določite z beleženjem časa širjenja ultrazvočnih valov.
Ultrazvočni vodomeri ponujajo visoko merilno natančnost in široko merilno območje, zaradi česar so najbolj razširjen in praktičen tip vodomera, ki je danes na voljo.
Kaj je ultrazvok?
Da bi razumeli, kakoultrazvočni vodomerdela, je treba najprej opredeliti ultrazvok.
Ultrazvok se nanaša na mehanske zvočne valove s frekvencami nad 20 kHz, kar je izven dosega človeškega sluha.
Ultrazvočni valovi se lahko širijo skozi vodo in druge medije; na njihovo hitrost širjenja vplivajo lastnosti medija in hitrost toka.
Zakaj uporabljati ultrazvok? Ali drugih vrst valov ni mogoče uporabiti za meritve vodomera?
Če upoštevamo fizikalne značilnosti, merilna načela in inženirsko praktičnost ultrazvočnih valov, se ultrazvok izkaže za primernega za merjenje pretoka vode.
Kakšne so značilnosti ultrazvočnih valov?
Dobra zmogljivost širjenja v tekočinah: Ultrazvočni valovi lahko potujejo skozi tekoče medije z minimalnim slabljenjem.
Na hitrost širjenja vpliva hitrost toka medija: ultrazvočni valovi se pospešijo, ko potujejo navzdol (hitrost zvoka + komponenta hitrosti vodnega toka), in upočasnijo, ko potujejo navzgor (hitrost zvoka - komponenta hitrosti vodnega toka).
Natančna usmerjenost: visoke frekvence in kratke valovne dolžine dajejo ultrazvočnim valovom odlično usmerjenost in koncentrirano energijo, zaradi česar jih je enostavno prenašati v določene smeri.
Ultrazvočni valovi omogočajo natančen prenos in sprejem signala. Po prenosu mora ultrazvočni signal prestati vsaj dva odboja v vodni cevi, da doseže sprejemnik; natančna usmerjenost ultrazvoka izpolnjuje to zahtevo.
Zakaj drugih vrst valov ni mogoče uporabiti za merjenje porabe vode?
Svetlobni valovi: zahtevajo prozorne cevi in se močno razpršijo v vodi, kar oteži sprejem signala.
Navadni zvočni valovi: imajo nizke frekvence (20 Hz–20 kHz) in so dovzetni za hrup iz okolja, kar vpliva na rezultate meritev.
Načelo delovanja ultrazvočnih vodomerov:
Trenutno ultrazvočni vodomeri uporabljajo predvsem dve merilni metodi: metodo-tranzitnega časa in metodo Dopplerjevega učinka.
Metoda tranzitnega-časa je najpogosteje uporabljena tehnika za ultrazvočne vodomere, medtem ko je metoda z Dopplerjevim učinkom primerna za industrijsko uporabo, ki vključuje slabšo kakovost vode.
Kako ultrazvočni vodomeri ustvarjajo ultrazvočne valove? Z uporabo signala izmeničnega toka (AC) s frekvenco, višjo od 20 kHz, na pretvornik ali senzor, ultrazvočni pretvornik ustvari majhne,-visokofrekvenčne mehanske vibracije, ki se pretvorijo v ultrazvočne valove.