Membedakan Ultrasonic Doppler dan Transit Time Flow Meter

Membedakan Ultrasonic Doppler dan Transit Time Flow Meter yang merupakan perangkat non-intrusif yang menggunakan getaran akustik untuk mengukur laju aliran cairan. Ada dua jenis, Doppler dan waktu transit. Keduanya dirancang untuk menjepit bagian luar pipa tanpa memutus saluran atau mengganggu aliran. Ini juga menghilangkan kehilangan tekanan dan mencegah kebocoran, yang biasa terjadi pada flow meter in-line.

Selain itu, pengukur aliran tidak bersentuhan dengan cairan, sehingga mencegah korosi atau kerusakan sensor. Doppler dan pengukur aliran waktu transit beroperasi dengan prinsip yang sama, tetapi teknologinya sangat bervariasi. Untuk mendapatkan pengukuran yang akurat, penting untuk mengetahui pengukur aliran mana yang akan digunakan untuk aplikasi Anda.

Doppler Ultrasonic Flow Meter

Ultrasonic Doppler Flow Meter beroperasi berdasarkan prinsip Efek Doppler, yang didokumentasikan oleh fisikawan dan matematikawan Austria Christian Johann Doppler pada tahun 1842. Dia menyatakan bahwa frekuensi gelombang suara yang diterima oleh pengamat bergantung pada gerakan sumber atau pengamat terhadap sumber bunyi.

Energoflow AG DF Doppler Flow Meter with Clamp-on Sensors
Energoflow AG DF Doppler Flow Meter with Clamp-on Sensors

Pengukur aliran ultrasonik Doppler menggunakan transduser untuk memancarkan sinar ultrasonik ke aliran yang mengalir melalui pipa. Agar flow meter dapat beroperasi, harus ada partikel padat atau gelembung udara di aliran untuk memantulkan sinar ultrasonik. Gerakan partikel menggeser frekuensi berkas, yang diterima oleh transduser kedua.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Keuntungan Ultrasonic Doppler Flow Meter

Pengukur aliran mengukur pergeseran frekuensi, yang berbanding lurus dengan laju aliran. Nilai ini dikalikan dengan diameter internal pipa untuk mendapatkan aliran volumetrik seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

f = 2fT sinθ • VF/VS

Menurut Hukum Snell (hukum pembiasan):
sinθT/VT = sinθ/VS
VF = f/fT • VT/sinθT = KΔf

Di mana:

  • VT = Kecepatan sonik bahan pemancar
  • θT = Sudut pancaran sinar
  • K = Faktor kalibrasi
  • VF = Kecepatan aliran
  • Δf = Pergeseran frekuensi Doppler
  • VS = Kecepatan sonik fluida
  • fT = Frekuensi pemancar
  • θ= Sudut masuk fT ke dalam cairan

Laju aliran volumetrik = K • VF • D2

Di mana:

  • K = Konstanta
  • D = Diameter dalam pipa

Sedangkan pengukur aliran ultrasonik Doppler bergantung pada partikel yang mengalir dalam cairan untuk beroperasi, pertimbangan harus diberikan pada batas bawah untuk konsentrasi dan ukuran padatan atau gelembung. Selain itu, cairan harus mengalir pada laju yang cukup tinggi untuk menjaga padatan tersuspensi.

Transit Time Ultrasonic Flow Meters

Pengukur aliran ultrasonik waktu transit mengukur perbedaan waktu dari saat sinyal ultrasonik ditransmisikan dari transduser pertama hingga melintasi pipa dan diterima oleh transduser kedua. Perbandingan dibuat dari pengukuran hulu dan hilir. Jika tidak ada aliran, waktu tempuh akan sama di kedua arah.

Ultrasonic Flow Meter Flowmasonic WUF 100CF
Ultrasonic Flow Meter Flowmasonic WUF 100CF

Saat ada aliran, suara bergerak lebih cepat jika bergerak dalam arah yang sama dan lebih lambat jika bergerak melawannya. Karena sinyal ultrasonik harus melintasi pipa yang akan diterima oleh sensor, cairan tidak dapat terdiri dari sejumlah besar padatan atau gelembung, atau suara frekuensi tinggi akan berkurang dan terlalu lemah untuk melewati pipa.

Baca Juga : Water Meter Jenis Ultrasonic Flow Meter Tanpa Memotong Pipa

Perbedaan pengukuran hulu dan hilir yang diambil melalui jalur yang sama digunakan untuk menghitung aliran melalui pipa:

V = K • D/sin2θ • 1/(T0 – t)2 ΔT

Dimana:

V = Kecepatan rata-rata fluida yang mengalir
K = Konstan
D = Diameter dalam pipa
θ = Sudut datang gelombang ultrasonik
T0 = Waktu transit aliran nol

ΔT = T1 – T2
T1 = Waktu transit gelombang dari pemancar hulu ke penerima hilir
T2 = Waktu transit gelombang dari pemancar hilir ke pemancar hulu
t = Waktu transit gelombang melalui dinding dan lapisan pipa

Persamaan di atas menunjukkan bahwa kecepatan aliran fluida berbanding lurus dengan perbedaan pengukuran hulu dan hilir.

Pengukur aliran ultrasonik waktu transit memiliki tiga kemungkinan konfigurasi transduser: Z, V, dan W. Semua dikenali sebagai jalur pengukuran tunggal, sedangkan sinar ultrasonik mengikuti jalur tunggal. Dalam ketiga konfigurasi, output yang dihasilkan oleh transduser diubah menjadi sinyal arus, frekuensi atau tegangan. Konfigurasi yang disukai ditentukan oleh faktor-faktor seperti:

  • Ukuran pipa
  • Ruang yang tersedia untuk memasang transduser
  • Kondisi dinding bagian dalam pipa
  • Jenis lapisan
  • Karakteristik cairan yang mengalir

Dalam konfigurasi “Z”, transduser diposisikan pada sisi yang berlawanan dari pipa dengan satu hilir dari yang lain. Biasanya, jarak ke hilir kira-kira D/2, di mana D sama dengan diameter pipa. Jarak optimal dihitung oleh konverter. Pengaturan ini hanya disarankan dalam kondisi di mana ada ruang terbatas, kekeruhan tinggi, lapisan mortar atau penumpukan kerak yang tebal di dinding bagian dalam pipa. Ini harus dihindari untuk pemasangan pada pipa kecil, di mana akurasi pengukurannya cenderung menurun.

Konfigurasi “V” direkomendasikan untuk sebagian besar instalasi. Susunan ini menempatkan dua transduser pada sisi pipa yang sama dalam jarak kira-kira diameter pipa satu sama lain. Sebuah klem attachment rel pada pipa dan memungkinkan transduser digeser secara horizontal untuk memposisikannya pada jarak yang dihitung terpisah.

Konfigurasi “W” paling sering digunakan untuk pemasangan pada pipa dengan diameter inci hingga 1½ inci. Dalam pengaturan ini, sinyal ultrasonik memantul dari dinding tiga kali; oleh karena itu, ia harus menempuh jarak yang lebih jauh. Cairan dengan kekeruhan tinggi, dan kerak atau endapan di bagian dalam dinding pipa dapat mengurangi akurasi.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Akurasi Ultrasonic Flow Meter

Keakuratan pengukuran pengukur aliran ultrasonik bergantung pada pemasangan yang tepat. Perubahan suhu yang besar dalam pipa atau sejumlah besar getaran dapat mempengaruhi keselarasan transduser dan kopling akustik ke pipa. Faktor-faktor ini harus diperhitungkan selama instalasi. Selain itu, untuk memberikan laju aliran volumetrik yang akurat, semua pengukur aliran ultrasonik mengharuskan pipa penuh. Pengukur aliran ultrasonik Doppler pada pipa yang terisi sebagian akan terus menghasilkan pengukuran kecepatan aliran jika kedua transduser dipasang di bawah permukaan cairan di dalam pipa.

Kesimpulannya

Pengukur aliran ultrasonik adalah alat non-kontak untuk mengukur kecepatan aliran. Mereka adalah perangkat penjepit yang menempel pada bagian luar pipa dan memungkinkan pengukuran cairan korosif tanpa merusak sensor. Dua jenis pengukur aliran ultrasonik, Doppler dan waktu transit, masing-masing berfungsi melalui dua teknologi yang berbeda. Pemahaman tentang bagaimana masing-masing beroperasi memungkinkan pemilihan pengukur aliran yang sesuai.

Pengukur aliran ultrasonik Doppler harus memiliki partikel atau gelembung untuk memantulkan sinyal ultrasonik. Paling baik digunakan untuk cairan kotor atau aerasi seperti air limbah dan bubur. Sejumlah besar padatan atau gelembung dalam cairan akan melemahkan sinyal yang dipancarkan oleh pengukur aliran ultrasonik waktu transit. Oleh karena itu, paling baik digunakan dengan cairan bersih seperti air atau minyak.

Demikin Penjelasan dari artikel “Membedakan Ultrasonic Doppler dan Transit Time Flow Meter” semoga dapat membantu anda sekalian yang mencari artikel yang serupa dan dapat memperluas wawasan anda, semoga bermanfaat.

Baca Juga

Share
%d bloggers like this: