Zpět na úvodní stránku
.
.
1.1.Zařízení a způsob jeho výběru pro kontinuální měření průtoků
1.1.1.Volba způsobu měření
1.1.2.Vzájemné porovnání průtokoměrů
1.2.Měrné přelivy
1.2.1.Ostrohranné přelivy
1.2.1.1.Trojúhelníkový měrný přeliv
1.2.1.2.Obdélníkový měrný přeliv
1.2.2.Přelivy s krátkou korunou a širokou korunou
1.3.Měrné žlaby
1.3.1.Parshallův žlab
1.3.2.Venturiho žlab
1.4.Kombinované průtokoměry
1.5.Q-h křivka kanálu a měrného profilu
1.6.Ultrazvuková metoda
1.6.1.Dopplerův jev
1.6.2.Translace zvukového obrazu
1.6.3.Ultrazvuková transmise
1.7.Magneticko-indukční průtokoměry
1.7.1.Potrubí s uzavřenou hladinou
1.7.2.Potrubí a kanály s otevřenou hladinou
1.8.Elektronické vyhodnocovače průtoku


1.6.Ultrazvuková metoda

1.6.1. Dopplerův jev

Ultrazvuková metoda - Dopplerův jev (rozšířená nejistota měření +/- 3%). Elektronický průtokoměr měří přímo rychlost vody a to v oblasti nad sondou, jež je umístěna obvykle na dně (obrázek 13). Pro vyhodnocování rychlosti proudění se využívá měření změny frekvence mezi signálem vysílaným ze sondy a odraženým od vznášených nerozpuštěných látek. Přístroj vyhodnocuje energetické zastoupení jednotlivých odražených frekvencí a vypočítává průměrnou rychlost vznášených nerozpuštěných látek. Určená rychlost je průměrná rychlost částic v určitém prostoru nad sondou. Hloubka vody se měří ultrazvukovou sondou ( nad hladinou) anebo pneumatickou, či piezometrickou sondou (dle výrobce ). Průtok se vypočítává ze známé geometrie kanálu, z měřené hloubky a z rychlosti částic, která se považuje za průměrnou rychlost vody v celém profilu. Vzhledem k těmto zjednodušením je přístroj nutno při instalaci kalibrovat . Kalibraci je nutno provádět při více hladinách . Tento způsob je velmi jednoduchý pro instalaci, avšak jeho spolehlivost je snížená a to ať již z důvodů obtížné kalibrace ( viz poznámka A výše ) nebo z důvodu zanášení sondy , či změny kalibračních koeficientů v čase.

1.6.2.Translace zvukového obrazu

Metoda translace zvukového obrazu (rozšířená nejistota měření +/-3%) je založena na přímém měření hodnoty bodových rychlostí proudění nerozpuštěných látek a měření hloubky vody . Na dně kanálu je umístěna ultrazvuková sonda , která měří bodovou rychlost částic nerozpuštěných látek obsažených ve vodě a hloubku vody ( obrázek 13). Rychlostní sonda vysílá v krátkých časových intervalech (0,5 až 4 ms ) zvukový signál a zaznamenává spektrum zvukového echa. S využitím korelační metody vyhodnocování obrazu odezvy vypočte délku translace (posunu) mezi jednotlivými zvukovými obrazy. Ze známého intervalu mezi signály se vypočte bodová rychlost.. Výškové umístění změřené bodové rychlosti je dopočteno z rychlosti šíření zvuku a doby návratu echa (prodlevy). Tak se v krátkých časových intervalech změří 16 bodových rychlostí nad sondou. Pro přesnější zachycení rychlostního pole v profilu se na sondě umísťují tři vysílače-přijímače ( jeden svislý a dva symetricky odkloněné od horizontály). V závislosti na geometrii kanálu a počtu použitých sond průtokoměr "zmapuje" bodové rychlosti v 50 až 70 % průtočného průřezu (bodová rychlost v rozích kanálu je extrapolována). Celkový okamžitý průtok je jako objemový integrál průtokového tělesa vytvořeného tokem částic v profilu za dobu 1s ( těleso vymezené plochou základny /příčný průtočný profil/ a vlnoplochy , vytvořené tokem částic za dobu 1s ). Toto nová metoda se jeví jako perspektiní a to především pro relativně levnou sondu umístěnou v profilu. Značná cena je dnes vysoká díky drahému softwarovému vybavení a vývoji.

Protože přístroj vyhodnocuje pouze část průtočného profilu, je nezbytné zařízení opět kalibrovat na místě ( např. hydrometrováním ), což s sebou přináší již zmíněné nevýhody .

1.6.3.Ultrazvuková transmise

Ultrazvuková transmise (rozšířená nejistota měření +/- 3% až +/-10 %) je metoda měření průtoku založená na měření časové prodlevy zvukového signálu ( obrázek 14). Na protilehlých stranách potrubí nebo kanálu jsou umístěny ultrazvukové vysílače-přijímače. Čidla jsou ve směru kanalizace vzájemně polohově posunuta . Průtokoměr měří rozdíl mezi časovými prodlevami při šíření zvukového signálu proti vodě ( rychlost vody prodlužuje dobu, za kterou dorazí signál) a po vodě ( rychlost vody zkracuje zvukovou prodlevu ). Ze známé vzdálenosti mezi čidly a rozdílu mezi časovými prodlevami se dopočítává cosínusová složka rychlosti tedy střední průřezová rychlost. Ze střední průřezové rychlosti a průtočné plochy se vyčísluje okamžitý průtok. Zařízení se vyrábějí jak pro potrubí s uzavřenou hladinou tak i pro koryta s otevřenou hladinou. Rozptyl rozšířené nejistoty měření je závislý na způsobu použití a typu výrobku. Příložné průtokoměry na tlakové potrubí nevyžadují žádné přídatné armatury a zařízení. Jejich nejistota měření je však vyšší. Průtokoměry s čidly ponořenými do kapaliny vykazují vyšší přesnost měření. Stabilita obou typů měření je nízká a to především z důvodu nedokonalého proměření celého rychlostního pole, možnosti zanášení a inkrustace na ploše potrubí nebo čidla, nevhodného množství nerozpuštěných látek ( obvykle se používají jen do koncentrace NL 10 mg/l ) a bublin, tepelné stratifikace apod. . Metrologická kontrola průtokoměrů není jednoduchá a vyžaduje výstavbu kontrolního místa, kde obvykle hydrometrováním lze funkci přístroje kontrolovat . Tento přístroj je používán obvykle pouze pro provozní a rychlé kontroly na potrubí bez požadavku garantovaného měření s odchylkou do 10 % .

V současnosti jsou u nás na trhu přístroje, které se snaží minimalizovat negativní vlastnosti jednotlivých ultrazvukových metod tak, že jednotlivé principy vzájemně slučují. Ultrazvukové čidlo je kombinované a je schopno vyčíslovat rychlost jak Dopplerem tak transmisí. Vyhodnocovač funkci čidla přepíná tak, aby výsledné měření bylo co nejpřesnější.

Výhody Nevýhody
extrémně rychlá instalace vyšší cena elektroniky
minimální úpravy koryta nižší životnost než je u stavebních objektů
nulová hydraulická ztráta nesnadná kontrola a kalibrace
možno měřit i nenewtonskou kapalinu měří se rychlost NL ve vodě a ne částic vody
. rychlostní sonda pod vodou
. časová nestálost nastavení elektroniky
. .
Nejčastější chyby
nevhodně zvolený profil ( vysoké nebo nízké Froudovo nebo Reynoldsovo číslo )
špatně provedená kalibrace rychlosti
špatně stanovená závislost plochy na hloubce
nesprávně stanovená úroveň nulového průtoku ( tzv. "nula")
nevhodná kvalita vod ( při zanešení sondy či tvorbě bublin na sondě dochází ke znehodnocení měření )
stavebně nestabilní profil
bezhlavá víra v dokonalost senzoru a softwaru vyhodnocovače
chybí protokol o prvotní kalibraci, chybí protokol o schválení typu (u nás pouze dovoz )


(c) 2004, PARS Aqua, s.r.o.