Przepływomierz ultradźwiękowy to urządzenie służące do pomiaru natężenia przepływu płynu za pomocą fal ultradźwiękowych. Działa w oparciu o zasadę przesyłania sygnałów ultradźwiękowych przez płyn i analizowania charakterystyki sygnału w celu określenia prędkości przepływu. Zasadniczo istnieją dwa typy przepływomierzy ultradźwiękowych: przepływomierze Dopplera i przepływomierze czasu przejścia.
W przepływomierzach ultradźwiękowych Dopplera fale ultradźwiękowe są przekazywane do przepływającego płynu. Kiedy fale te napotykają cząstki lub pęcherzyki zawieszone w płynie, są odbijane z powrotem do nadajnika z inną częstotliwością ze względu na efekt Dopplera powodowany ruchem cząstek. Mierząc przesunięcie częstotliwości fal odbitych, można określić prędkość przepływu.
Przepływomierze ultradźwiękowe działające w czasie przejścia działają poprzez wysyłanie impulsów ultradźwiękowych tam i z powrotem pomiędzy dwoma lub większą liczbą przetworników (czujników) zamontowanych po przeciwnych stronach ścieżki przepływu. Kiedy płyn przepływa, impulsy przemieszczające się w górę strumienia poruszają się wolniej w porównaniu z impulsami przemieszczającymi się w dół. Mierząc różnicę czasu pomiędzy impulsami w górę i w dół, można obliczyć prędkość przepływu, a następnie natężenie przepływu.
Teoria ultradźwiękowego pomiaru przepływu opiera się na dokładnym pomiarze czasu potrzebnego na przemieszczanie się impulsów ultradźwiękowych wraz z przepływem płynu i przeciw nim. Ta różnica czasu, wraz z geometrią drogi przepływu i prędkością dźwięku w cieczy, pozwala na precyzyjne obliczenie prędkości przepływu i objętościowego natężenia przepływu.
Przepływomierz ultradźwiękowy zazwyczaj składa się z przetworników, które generują i odbierają sygnały ultradźwiękowe, procesora sygnału lub analizatora do interpretacji sygnałów oraz wyświetlacza lub urządzenia wyjściowego do prezentacji pomiarów natężenia przepływu. Mierniki te są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu, takich jak uzdatnianie wody, ropa naftowa i gaz, przetwarzanie chemiczne oraz systemy HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) do monitorowania i kontrolowania przepływu cieczy i gazów.
Podstawowym celem przepływomierza, w tym przepływomierzy ultradźwiękowych, jest zapewnienie dokładnych i wiarygodnych pomiarów natężenia przepływu płynu. Informacje te są kluczowe dla kontroli procesu, monitorowania wydajności, optymalizacji operacji i zapewnienia zgodności z normami regulacyjnymi. Przepływomierze ultradźwiękowe oferują takie zalety, jak nieinwazyjna instalacja (szczególnie w istniejących rurociągach), minimalny spadek ciśnienia, szeroki zakres i przydatność do szerokiego zakresu typów płynów i warunków.
