در فرآیندهای صنعتی که اندازه گیری دقیق جریان مایع به طور مستقیم بر بهره وری، ایمنی و کنترل هزینه تأثیر می گذارد، اندازه گیری جریان سنتی اغلب کوتاه می شود.انسداد از رسانه های چسبنده، و نیاز به قطع هزینه های هزینه بر برای تعمیر و نگهداری مدت ها است که عملیات در بخش هایی مانند پتروشیمی، تصفیه آب و تولید را آزار می دهد.وارد Yokogawa Ultrasonic Flow Meters یک راه حل پیشگامانه به عنوان مثال توسط Ultra YEWFLO-UYF200این دستگاه های مبتنی بر سونوگرافی بر اساس دهه های تخصصی یوکوگاوا در اندازه گیری جریان (از زمان پیشگامانه دستگاه های اندازه گیری جریان گرداب در دهه ۱۹۷۰) ، قابلیت اطمینان، دقت،و سهولت استفاده برای کاربردهای مایعدر این مقاله به این سوال مهم پاسخ داده شده است: چرا دستگاه های فرکانس سنج فوق صوتی یوکوگاوا بهترین انتخاب برای تیم های صنعتی مدرن هستند؟ ما فناوری نوآورانه آنها، ویژگی های کلیدی آنها،مزیت های فنی، و تاثیرات واقعی در سراسر صنایع.

تکامل دستگاه های فراصوت سنج یوکوگاوا: حل مشکلات سنتی
یوکوگاوا برای بیش از 50 سال پیشرو در اندازه گیری جریان بوده است و اولین دستگاه اندازه گیری جریان ورتیکس صنعتی خود را (YEWFLO) در سال 1979 راه اندازی کرد. تا سال 2024 ، این شرکت بیش از 140 دستگاه را ارسال کرده است.000 واحد YEWFLO در سراسر جهانبا این حال، مدل های معمولی YEWFLO که مبتنی بر تشخیص گرداب مبتنی بر استرس هستند، با محدودیت های قابل توجهی برای اندازه گیری مایعات مواجه شده اند:
- حساسیت به لرزش: لرزش لوله ها (که در پالایشگاه ها یا نیروگاه ها رایج است) خواندن را تحریف می کند و منجر به داده های جریان نادرست می شود.
- خطرات انسداد: مایعات یا بقایای چسبناک (به عنوان مثال، خمیر، زنگ) به سنسورهای یکپارچه متصل می شوند و حساسیت را در طول زمان کاهش می دهند.
- خاموش کردن گران قیمت: سنسورها در دستگاه های گردشی ساخته شده اند، به این معنی که جایگزینی آنها نیاز به متوقف کردن جریان مایع دارد.

برای برطرف کردن این شکاف ها، یوکوگاوا **Ultra YEWFLO-UYF200** را توسعه داد، پرچمدار مجموعه ی متری جریان فوق صوتی یوکوگاوا. این دستگاه تشخیص مبتنی بر استرس را با تکنولوژی فوق صوتی جایگزین می کند.حذف نقص های سنتی در حالی که افزایش دقت و انعطاف پذیری.

امروزه ، دستگاه های اندازه گیری جریان فوق صوتی یوکوگاوا در چهار کارخانه جهانی تولید می شوند ، که کیفیت ثابت و تحویل سریع را برای صنایع در سراسر جهان تضمین می کند.

نحوه کار دستگاه های فراصوت سنجی یوکوگاوا: علمی که از دقت پشتیبانی می کند
Yokogawa Ultrasonic Flow Meters operate on two core principles—Karman Vortex Shedding (for flow rate correlation) and ultrasonic phase demodulation (for reliable vortex detection)—working in tandem to deliver precise، اندازه گیری بدون دخالت.

1. تخلیه گرداب کارمان: اساس محاسبه نرخ جریان
هنگامی که مایع از کنار یک "شیدر ورتیکس" ثابت (یک مانع به شکل ویژه ای در داخل لوله متر) جریان می یابد، گرداب های متناوب در پایین جریان شکل می گیرند.فرکانس این گرداب ها ((f)) مستقیما متناسب با جریان مایع (Q) است.، که با معادله:
[ f = K cdot Q ]
در اینجا، (K) (فاکتور K) یک مقدار تقریبا ثابت در طیف گسترده ای از اعداد رینولد (یک اندازه گیری آشفتگی مایع) است.یوکوگاوا هندسه shedder را بهینه سازی کرد تا ثبات فاکتور K ± 0 را حفظ کند.5٪ در میان اعداد رینولدز از 10،000 تا 300،000 (در هنگام اندازه گیری آب در لوله های 50 میلی متر).این امر اطمینان از دقت حتی در صورت تغییر سرعت جریان یا لزگی مایع را برای فرآیندهای دسته یا سیستم های متغیر تقاضا تضمین می کند..

2دمودولاسیون فاز فوق صوتی: نوآوری ای که تداخل را از بین می برد
برخلاف ورتیکس مترهای معمولی، ورتیکس مترهای فوق صوتی یوکوگاوا از امواج فوق صوتی (نه سنسورهای استرس) برای تشخیص ورتیکس ها استفاده می کنند که لرزش و مشکلات انسداد را از بین می برند.
- انتقال ماوراء الصوت: عناصر پیزو الکتریکی (که در نگهدارنده های فولاد ضد زنگ قرار دارند) امواج ماوراء الصوت 1.2 مگاهرتز را از طریق دیواره لوله های متر منتقل می کنند.يک گیرنده در طرف مقابل امواج را تشخیص مي دهد.
- تغییر فاز ناشی از گرد و غبار: گرد و غبار متناوب جهت گسترش موج فوق صوت را تغییر می دهد و زمان سفر امواج را تغییر می دهد.این باعث تغییر فاز می شه که با فرکانس گرد و غبار هماهنگ میشهدامنه تغییر فاز ((phi)) با استفاده از:
[ phi = frac{2pi f_c D m nu} {C^2} cdot sinomega t ]
کجا:
- (f_c) = فرکانس امواج فوق صوتی
- (D) = قطر داخلی لوله
- (m) = ضریب تعدیل (بر اساس طراحی شیدر/سنسور)
- (nu) = سرعت مایع
- (C) = سرعت فوق صوتی در مایع ثابت
- (اومگا) = فرکانس زاویه ای گرداب ها
- پردازش سیگنال: کنورتر متر سیگنال تغییر فاز را از بین می برد، صدا را فیلتر می کند و آن را به یک خواندن فرکانس ورتاکس شفاف تبدیل می کند.این فرکانس سپس برای محاسبه میزان جریان از طریق معادله عامل K استفاده می شود.

این روش فوق صوتی دو مزیت تغییر دهنده را ارائه می دهد:
- ایمنی لرزش: لرزش لوله بر انتقال امواج فوق صوتی تأثیر نمی گذارد و قراءات پایدار را در محیط های لرزش بالا (به عنوان مثال در نزدیکی پمپ ها یا کمپرسورها) تضمین می کند.

- حساسیت جریان کم: شدت سیگنال متناسب با سرعت مایع است (در مقابل سرعت مربع در مترهای مبتنی بر استرس) ،امکان اندازه گیری دقیق جریان های کم را فراهم می کند ◄ ایده آل برای کاربردهایی مانند دوز گیری شیمیایی یا تشخیص نشت.

ویژگی های اصلی دستگاه های فراصوت سنجی یوکوگاوا: برای قابلیت اطمینان و راحتی ساخته شده
اندازه گیری جریان فوق صوتی یوکوگاوا (مانند Ultra YEWFLO-UYF200) با توجه به نیازهای صنعتی طراحی شده است، طراحی های ماژولار، مواد ماندگار،و قابلیت های هوشمند که نگهداری را کاهش می دهد و زمان کار را افزایش می دهد.

1ساخت و ساز محکم برای محیط های خشن
- ورتیکس شیدر یکپارچه: لوله متر (در نوع وافر یا فلنج موجود) از طریق ریخته سازی سرمایه ساخته شده است که ورتیکس شیدر را به یک قطعه واحد ادغام می کند.این باعث کاهش نشت موج فوق صوتی و کاهش سرعت می شود، بهبود نسبت سیگنال به سر و صدا (S/N) برای خواندن واضح تر.
- طراحی سنسور ضد نشت: سنسورها در خارج از لوله نصب شده اند، با یک بخش برقی که از تماس مایع جلوگیری می کند.جوش لیزر YAG تضمین می کند که دارنده های سنسور ضد شعله و مقاوم در برابر خوردگی هستند.
- تطبیق صوتی: بخش پلاگین لوله و دارنده های سنسور به گونه ای طراحی شده اند که یک ضرب عدد کامل از 1⁄2 طول موج فوق صوتی ((لامبدا) باشد) ، به حداکثر رساندن کارایی انتقال موج.سنسورهای روغن سیلیکونی مقاوم در برابر گرما به لوله، بهبود عملکرد صوتی بیشتر.

2. تعویض سنسور آنلاین: دیگر خاموشی وجود ندارد
یکی از ویژگی های برجسته دستگاه های سنج جریان فوق صوتی یوکوگاوا توانایی آنها در جایگزینی سنسورها بدون متوقف کردن جریان مایع است.حسگر هاي "يوکوگاوا" خارجي و مدولار هستندتکنسین ها می توانند آنها را در عرض چند دقیقه تعویض کنند، زمان توقف برنامه ریزی نشده را تا 90٪ کاهش می دهند و از دست دادن درآمد از فرآیندهای متوقف شده جلوگیری می کنند.

3. مینیاتوریزه شده، کنورترهای هوشمند
- طراحی کامپکت: استفاده از مدارهای یکپارچه خاص برنامه (ASIC)یوکوگاوا تبدیل را کوچک کرد تا با اندازه فرستنده های محبوب EJA خود مطابقت داشته باشد وزن را به ~ 60٪ از تبدیل کنندگان YEWFLO معمولی کاهش دهداین باعث صرفه جویی در فضای پانل های کنترل و ساده سازی نصب می شود.
- تنظیم پارامتر اتوماتیک: پردازنده کنورتر به طور خودکار تنظیمات فیلتر، افزایش و دروازه های تشخیص را بر اساس اندازه لوله و سرعت فوق صوتی بهینه می کند.این به این معنی است که یک مدل کنورتر برای تمام انواع مایعات و قطر لوله (از خطوط کوچک 15 میلی متر تا لوله های بزرگ 300 میلی متر) کار می کند.
- اتصال دیجیتال: برای اولین بار در مجموعه ورتیکس متر یوکوگاوا، این کنورتر از ارتباطات آنلاین (به عنوان مثال، HART، Modbus) و خروجی آنالوگ همزمان (420 mA) و پالس پشتیبانی می کند.این امکان به اشتراک گذاری داده ها در زمان واقعی با سیستم های کنترل را فراهم می کند.برای مثال، DCS) و پلتفرم های تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر برای ابتکارات صنعت ۴.۰ کلیدی است.