Kai naudojate-skrydžio-laikąultragarsinis srauto matuoklisnorint išmatuoti srautą, būtina žinoti vidutinį vamzdžiu tekančių dujų greitį. Idealiu atveju ultragarsinis srauto matuoklis tuo pačiu metu matuoja skysčio greitį begaliniame vamzdžio skerspjūvio taškų skaičiuje, tada apskaičiuoja vidutinį svertinį greitį, kad gautų vidutinį skysčio tūrio greitį vamzdyje. Šis matavimo principas reiškia, kad skystis vamzdyje veikia idealiomis srauto sąlygomis. Eksperimentų rezultatai rodo, kad gero srauto lauko aplinkoje vieno-kanalo ultragarsinio srauto matuoklio matavimo tikslumas gali siekti 0,5 %.
Tačiau jei vieno{0}}kanalo ultragarsinis srauto matuoklis įrengiamas 19D pasroviui nuo vieno 90 laipsnių posūkio, matavimo paklaida viršys 4 %; jei įdiegta 78D pasroviui, matavimo paklaida gali siekti 2% iki 2,2%. Šie eksperimentai rodo, kad pokyčiai ne-idealaus srauto lauke turi didelę įtaką matavimo tikslumui. Net jei ultragarsiniame srauto matavimo vamzdyje yra išdėstyti keli kanalai, kad būtų galima gauti informacijos apie greitį visame srauto skerspjūvyje, informacija apie greitį vis tiek yra neišsami, o išmatuoto rezultato ir tikrojo greičio neatitikimai išliks. Skirtumas nedidelis, bet matavimo tikslumas daug geresnis nei vieno{12}}kanalo ultragarsinio srauto matuoklio. Šioje knygoje taip pat naudojamas kelių{14}kanalų matavimo metodas kaip šios problemos tyrimo turinys. Todėl kuriant ultragarsinius srauto matuoklius ir praktiškai naudojant srauto matuoklius, būtina atkreipti dėmesį į įrengimo padėties įtaką faktiniam srauto laukui ir stengtis užtikrinti, kad vamzdyje esantis skystis būtų visiškai išvystytas, kai jis pasiekia srauto matuoklio įvadą.
Kadangi srauto būsena lemia ultragarsinių srauto matuoklių matavimo ir matavimo tikslumą, o srauto būsena priklauso nuo daugelio faktorių, kuriant ir naudojant ultragarsinius srauto matuoklius būtina atidžiai įvertinti, ar matavimo sąlygos atitinka projektinius reikalavimus [21]. Rekomenduojamos montavimo sąlygos yra tokios, kad ultragarsinio srauto matuoklio prieš srovę tiesiojo vamzdžio ilgis būtų ne mažesnis kaip 10D, o pasroviui - ne mažesnis kaip 5D.
Dėl įrengimo efektų sunku pasiekti stabilų skysčio srautą. Tiesiame vamzdžio išdėstyme su visiškai išvystytu srautu greičio profilis ir pasiskirstymas gali būti pavaizduoti empirinėmis formulėmis. Todėl, jei užtikrinamos montavimo sąlygos, ultragarsinių srauto matuoklių matavimo tikslumo reikalavimus galima nesunkiai įvykdyti tiek laboratorijoje, tiek panašioje tikroje vietoje. Tačiau pramonėje egzistuoja įvairūs trukdžių veiksniai, o tikroji ultragarso srauto matuoklių matavimo paklaida bus didesnė už vardinę matavimo paklaidą! Išmatuota paviršiaus vidutinio greičio V arba V vertė vamzdžio kanale ir apskaičiuota vidutinio greičio V a vertė vamzdyje turi matavimo neapibrėžčių. Turbulencija reiškia Va arba V matavimo neapibrėžtį. Nors vidutiniam greičiui vamzdyje koreguoti galima naudoti greičio pataisos koeficientą K, faktinio srauto ir projektinių sąlygų neatitikimas sukels didelių matavimo klaidų. Suvirinti flanšai, flanšų išsikišimai šalia ultragarsinio keitiklio įrengimo vietos ir prieš srovę įrengti siurbliai ir vožtuvai yra trukdžių veiksniai srauto lauke, sukeliantys reikšmingus greičio profilio pokyčius ir dėl to didelės greičio korekcijos koeficiento paklaidos, todėl nesilaikoma projektavimo tikslų ir reikalavimų.
Radialinis greičio komponentas, esantis turbulencijoje, yra svarbiausias ultragarsinio srauto matavimo veiksnys. Pagrindinė radialinio greičio komponento priežastis yra antrinis srautas, kurį sukelia vamzdžio lenkimas. Kai skystis vamzdyje teka lenkimo sąlygomis, srauto būsena yra nestabili dėl išcentrinės jėgos. Ši nestabilumo problema vadinama Deano stabilumo problema [91]. Lenkimas, sukeliantis Deano stabilumo problemą, parodytas 2.5 pav. Ašinis srautas vamzdyje vadinamas pirminiu srautu, o radialinis srautas, susidarantis vingyje, vadinamas antriniu srautu. Antrinio srauto priežastis yra ta, kad skiriasi vidinės ir išorinės lenkimo pusės. Kai skystieji mikro-elementai juda viduje, išcentrinė jėga veikia vamzdžio skerspjūvį ir sukuria jėgos lauką. Šis jėgos laukas paskatins skystuosius mikro{10}elementus sukelti radialinį judėjimą. Antrinio srauto intensyvumą galima pavaizduoti dekano skaičiumi D, tai yra:
Formulėje: Vomyra vidutinis srauto greitis tarp dviejų sienų; D yra vamzdžio vidinis skersmuo; u yra kinematinė klampumas; ir R yra vamzdžio lenkimo spindulys. Kuo didesnis srauto greitis, tuo mažesnis vamzdžio lenkimo spindulys R ir tuo didesnis generuojamo antrinio srauto intensyvumas.
Montavimo efekto ir prietaiso korpuso geometrinės paklaidos įtaka
Tarp įvairių veiksnių, turinčių įtakos ultragarso srauto matuoklių matavimo paklaidai, svarbiausi yra srauto lauko įrengimo efektas ir signalo delsa. Kuriant ir naudojant tokius veiksnius kaip vamzdžio skersmuo ir įrengimo azimuto kampas taip pat turi įtakos srauto matavimo tikslumui. Realioje pramoninėje aplinkoje dėl įrengimo efekto skysčio srautas retai būna stabilus, o srauto lauke neišvengiamai yra įvairių svyravimų. Šie svyravimai turi įtakos srauto matavimo tikslumui, kaip analizuota anksčiau.
Matavimo proceso metu ultragarso kelias ir ultragarsinio srauto matuoklio vamzdžio korpuso skerspjūvio{0}} plotas turi išlikti pastovūs. Temperatūros ir įtempių pokyčiai sukels atitinkamus vamzdžio skerspjūvio -pjūvio pokyčius, o tai lems skysčio greičio pasiskirstymo pokyčius ir dėl to netikslų greičio matavimą. Matavimo paklaida yra tiesiogiai proporcinga vamzdžio skerspjūvio{4}} ploto paklaidai. Tai ypač pasakytina apie suspaudžiamas dujines terpes, kur temperatūros ir įtempių pokyčių poveikis yra dar sunkesnis.
Kūrimo proceso metu sunku išdėstyti keitiklius pagal tikrąjį vamzdžio skersmenį vietoje. Tačiau jei ultragarsinių keitiklių negalima sumontuoti tiksliai pagal skersmens padėtį, tai taip pat turės įtakos srauto matavimo tikslumui. Keitiklio padėties nustatymo paklaida daugiausia veikia ultragarso bangos sklidimo kelią L. Be sunkumų nustatant keitiklio montavimo padėtį kūrimo proceso metu, dėl matavimo vamzdžio korpuso šiluminio plėtimosi ir susitraukimo poveikio, kai keičiasi temperatūra, keitiklio atstumas taip pat šiek tiek pasislinks, o tai sukels keitiklio padėties nustatymo klaidą. Kai ant ultragarsinio srauto matuoklio vamzdžio sienelės vidinio paviršiaus susidaro nuosėdų, vamzdžio skerspjūvio plotas sumažėja, todėl padidėja skysčio greitis, o tai taip pat sukels srauto matavimo vertės matavimo paklaidą. Nuoroda [96] rodo, kad 300 mm skersmens ultragarsiniame srauto matuoklyje ant vamzdžio vidinio paviršiaus pritvirtinus 0,4 mm storio nuosėdas, ultragarso srauto matuoklyje matavimo paklaida bus ±0,51%.
