초음파 유량계모두 하나의 "표준" 주파수로 실행되지는 않습니다. 실제로 대부분의 산업용 초음파 유량 변환기는 대략100kHz 및 10MHz, 액체 응용 분야에서는 일반적으로 가스 응용 분야보다 더 높은 주파수를 사용합니다.
액체 유량 측정의 경우, 특히 깨끗한 물, 기름 또는 화학 액체,1MHz ~ 5MHz매우 일반적입니다. 가스 흐름이나 매우 긴 음향 경로의 경우 다음과 같은 낮은 주파수100kHz ~ 500kHz더 전형적입니다. 클램프형 초음파 유량계는 파이프 직경, 벽 두께 및 유체 상태에 따라 1MHz, 2MHz 또는 저주파 변환기를 사용할 수 있습니다.
주파수 자체는 유량계가 "좋은"지 "나쁜"지 결정하지 않습니다. 이는 초음파 신호가 파이프 벽과 유체를 통해 얼마나 잘 이동할 수 있는지, 얼마나 많은 감쇠가 발생하는지, 장비가 비행 시간 또는 도플러 이동을 얼마나 명확하게 감지할 수 있는지를 결정합니다.
초음파 주파수가 중요한 이유
초음파 유량계는 유체에 음파를 보내 유량을 측정합니다. 이동 시간 측정기에서 기기는 업스트림 및 다운스트림 전파 시간을 비교합니다. 도플러 미터에서는 움직이는 입자나 기포로 인한 주파수 변화를 감지합니다.
빈도는 세 가지에 가장 직접적인 영향을 미칩니다.
- 신호 감쇠.주파수가 높을수록 분해능은 더 좋아지지만 특히 점성이 있거나 더럽거나 가스가 많은 유체에서 더 빠르게 흡수됩니다.
- 침투능력.낮은 주파수는 더 멀리 이동하고 두꺼운 파이프 벽, 라이닝 또는 슬러리를 더 효과적으로 관통합니다.
- 공간 해상도 및 빔 지향성.주파수가 높을수록 더 좁고 집중된 음향 빔이 생성되므로 작은 파이프나 고정밀 응용 분야에 도움이 됩니다.
그렇기 때문에 주파수 선택은 단순한 "높을수록 좋다"는 규칙이 아니라 항상 균형을 유지해야 합니다.
일반적인 초음파 주파수 범위
저주파 - 대략 100kHz ~ 1MHz
저주파 변환기는 다음과 같은 경우에 선택되는 경우가 많습니다.
- 파이프 직경이 크다
- 파이프 벽이 두껍거나 줄 지어 있습니다.
- 유체에 부유 고형물, 슬러리 또는 기포가 포함되어 있습니다.
- 음향 경로가 길다
가스 초음파 유량계에서 주파수는 액체보다 가스에서 소리가 훨씬 더 강하게 감쇠되기 때문에 일반적으로 500kHz 미만입니다. 저주파 클램프 온 센서는 신호 침투가 주요 관심사인 대구경 수도 본관, 냉각수 라인 또는 슬러리 파이프라인에도 사용됩니다.
중간 주파수 - 대략 1MHz ~ 5MHz
이는 액체 통과 시간 초음파 유량계의 가장 일반적인 범위입니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.
- 산업용수 공급
- HVAC 냉수 및 온수 시스템
- 공정수 및 냉각수
- 경유 및 깨끗한 화학 액체
- 중소형 파이프 직경
1MHz 또는 2MHz 변환기는 DN50~DN300 파이프에 자주 사용되는 반면, 2MHz~5MHz 변환기는 더 조밀한 음향 빔이 측정 안정성을 향상시키는 작은 파이프에 더 일반적입니다.
고주파 - 대략 5MHz ~ 10MHz
고주파 초음파 유량계다음과 같은 경우에 사용됩니다.
- 파이프 직경이 작습니다.
- 유체가 깨끗하고 점도가 낮음
- 높은 측정 분해능이 필요합니다
- 음향 경로가 짧습니다.
이러한 주파수는 실험실 유량 장비, 정밀 투여 시스템, 반도체 공정 라인 또는 소구경 계측 파이프라인에서 더 일반적입니다. 단점은 고주파 신호가 더 빨리 감쇠되므로 벽이 두꺼운 파이프, 더러운 유체 또는 긴 음향 경로에 적합하지 않다는 것입니다.
전송 시간과 도플러 - 주파수만이 유일한 차이점은 아닙니다
초음파 주파수와 측정 원리를 혼동하기 쉽지만 이는 별개의 결정입니다.
| 원칙 | 일반적인 사용 | 빈도 경향 |
|---|---|---|
| 운송 시간 | 깨끗한 액체 | 짧은 경로의 경우 더 높은 주파수; 대형 또는 라인 파이프의 경우 더 낮은 주파수 |
| 도플러 | 슬러리, 폐수, 폭기된 액체 | 신호 반환을 유지하기 위해 종종 낮은 주파수에서 중간 주파수까지 |
| 가스초음파 | 천연가스, 공기, 산업용 가스 | 일반적으로 높은 음향 감쇠로 인해 더 낮은 주파수 |
이동 시간 측정기에는 명확하고 안정적인 초음파 경로가 필요합니다. 도플러 미터는 입자나 거품의 반사에 의존하므로 미터가 안정적으로 작동하려면 유체에 충분한 반사경(일반적으로 충분한 크기의 고체 또는 거품)이 포함되어 있어야 합니다.
올바른 변환기 주파수를 선택하는 방법
유체 유형 및 청결도
깨끗한 물, 경유 및 저점도 화학 물질은 일반적으로 더 높은 주파수를 허용합니다. 폐수, 슬러리, 원유 또는 공기가 많이 함유된 액체는 초음파 에너지를 흡수하거나 분산시키는 경향이 있으므로 주파수가 낮을수록 성능이 더 좋은 경우가 많습니다.
파이프 직경 및 벽 두께
소형 파이프는 음향 경로가 짧고 빔 초점이 중요하기 때문에 고주파 변환기의 이점을 얻습니다. 대형 파이프, 벽이 두꺼운 파이프 또는 내부 라이닝이 있는 파이프에는 충분한 신호 강도를 유지하기 위해 저주파 센서가 필요한 경우가 많습니다.
클램프온, 삽입 또는 스풀피스 설치
클램프형 초음파 유량계는 파이프 벽, 커플링 재료, 때로는 라이닝을 통해 전송해야 합니다. 따라서 습식 또는 스풀피스 미터보다 주파수 선택이 더 민감해집니다. 파이프가 심하게 늘어져 있거나 부식되었거나 음향학적으로 어려운 재료로 만들어진 경우 저주파 클램프 센서 또는 삽입 센서가 필요할 수 있습니다.
필요한 정확도 및 신호 안정성
상거래 또는 고정밀 배치 처리의 경우 빈도는 솔루션의 일부일 뿐입니다. 다중 경로 설계, 적절한 직선 배관, 올바른 센서 간격 및 안정적인 유체 조건은 일반적으로 그만큼 중요합니다. 프로세스 모니터링의 경우 올바른 주파수와 잘 일치하는 단일 경로 측정기로 충분할 수 있습니다.
구매자의 일반적인 질문
액체 초음파 유량계의 가장 일반적인 주파수는 무엇입니까?
깨끗한 액체 응용 분야의 경우,1MHz ~ 5MHz전형적이다. 많은 산업용 클램프온 및 스풀피스 계측기는 1MHz 또는 2MHz 변환기를 사용합니다.
하나의 초음파 유량계가 여러 주파수를 지원할 수 있습니까?
일부 초음파 유량계 시스템에서는 다양한 파이프 크기와 유체에 대해 다양한 변환기를 선택할 수 있습니다. 송신기 전자 장치는 범위를 지원할 수 있지만 실제 작동 주파수는 주로 변환기에 의해 결정됩니다.
주파수가 높을수록 항상 정확도가 높아지나요?
아니요. 주파수가 높을수록 분해능이 향상되지만 감쇠도 증가합니다. 신호가 너무 약해지면 정확도와 안정성이 떨어집니다. 가장 좋은 주파수는 실제 파이프 및 유체 조건에서 강력하고 안정적인 에코를 전달하는 주파수입니다.
클램프온 설치에 더 적합한 주파수는 무엇입니까?
파이프 크기와 벽 상태에 따라 다릅니다. 작고 깨끗한 파이프는 1MHz 또는 2MHz 센서와 잘 작동하는 반면, 크고 벽이 두꺼우거나 줄이 있는 파이프에는 저주파 변환기가 필요할 수 있습니다.
참고자료
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- 초음파 도플러 유량계 기술 개요 및 주파수 고려 사항.
