Описание эксперимента, актуальность, применение. Принцип действия ультразвукового расходомера

1.  Чем заниматься кафедра, направления работы

2.  Твоя работа, описание эксперимента, актуальность, применение

3.  Что конкретно делал (материалы-методы)

4.  Результаты, обсуждение – что получилось, как оно работает, согласуемость с теорией,

Внедрение в промышленность.

5.  Выводы

1.  Я являюсь студентом ДВФУ 4 курса, школы биомедицины специальности биотехнические системы и технологии. Кафедра на которой я обучаюсь занимается изобретением новых медицинских аппаратов или приборов, а также обслуживанием их…..

2.  Курсовая работа -   В своей работе я бы хотел рассмотреть ультразвуковой расходомер. Он имеет самую широкую область применения - начиная с металлургической, нефтедобывающей, химической, пищевой и другой промышленности, и заканчивая применением на энергетических объектах и в ЖКХ. Так же ультразвуковой расходомер имеет ряд достоинств, описанных ниже, которые заинтересовали меня.

В последнее время используются две разновидности ультразвуковых расходомеров: расходомеры, основанные на перемещении ультразвуковых колебаний движущейся средой и доплеровский. Наибольшее распространение получила первая группа приборов. Основные трудности использования ультразвукового метода связаны с тем, что скорость ультразвука в среде зависит от физико-химических свойств последней: температуры, давления, и она значительно больше скорости среды, так что действительная скорость ультразвука в движущейся среде мало отличается от скорости в неподвижной среде.

3.  Принцип действия ультразвукового расходомера (частота более 20 кГц) жидкости и газа основан на явлении смещения звукового колебания проходящего сквозь движущуюся жидкую среду. Для измерения расхода жидкости и газа ультразвуком в основном используют два метода:

первый – это фазовый метод измерения расхода;

второй - это частотный метод измерения расхода(импульсный).

Поскольку во втором методе исключается воздействие физических параметров среды (плотность, температура) на показания прибора, то расчёты будут вестись для частотно-пакетных ультразвуковых расходомеров с импульсным режимом работы.

4.  Конструкция включающая две приёмные и две излучающие пластинки показывает хорошие графики мощности и чувствительности. Исходя из полученных частотных характеристик, описывающих зависимость рассчитанных параметров от частоты, можно сказать, что выбранная частота работы преобразователя выбрана удачно, так как она показывает достаточно хороший результат работы преобразователя. Значит, параметры данной пьезопластинки могут быть использованы в создании необходимого датчика для ультразвукового расходомера(обсуждение).

При полученных размерах и материале пьезоэлектрической пластины…. (Результат + добавить график + эскиз прибора)

5.  Вывод – 4 пункт

Это зажигалка. Это зажигалка разгорается при помощи пьезоэффекта. Когда я надавливаю на кнопку зажигалки сжимается пьезоэлемент и испускает электрический ток, т.е. пьезоэффект это возникновение электричества при изменении формы элемента.

Тот же эффект используется для измерения скорости газа в трубе. Эта труба через которую проходит газ. Как нам измерить сколько газа проходит через эту трубу за час? Для этого нам нужно знать размер трубы, время и скорость газа. Размер трубы и время легко измерить, а скорость газа сложнее.

Для измерения скорости газа мы будем использовать пьезоэффект. Для этого поместим две пьезопластины в трубу. Первая пластина – излучатель, вторая – приёмник. Далее будем подавать к первой пластине электрический ток с частотой равной частоте ультразвука. Пластина будет испускать механические колебания с той же частотой. Мы назовём это сигналом. После этого первая пластина становится приёмником а вторая пластина становится излучателем. Мы измеряем время которое требуется сигналу чтобы дойти от излучателя к приёмнику. Основная суть заключается в том что газ двигаясь через трубу будет изменять время которое требуется сигналу чтобы дойти от излучателя к приёмнику. Когда сигнал движется по ходу газа время уменьшается, а если сигнал движется против газа время увеличивается. Если мы сравним два этих времени то мы получим возможность посчитать скорость газа.

Для регистрации изменения мельчайшей скорости потока газа я подбираю размеры и материал для пьезопластины. Результаты моей работы показали что при использовании пьезоэлементов из цирконата-титоната свинца их толщина должна быть 7,89см.  Тогда они будут иметь максимальную чувствительность и максимальную мощность. При использовании других сплавов толщина пьезопластин может быть больше, а максимальная чувствительность и максимальная мощность меньше.