Per unmisuratore di portata ultrasonico a tempo di transito con morsettoLa forza del segnale è uno dei parametri diagnostici più utili. Tuttavia, esiste un malinteso comune:

Un'elevata intensità del segnale non significa necessariamente un'elevata precisione di misurazione, e una bassa intensità del segnale non significa necessariamente che il flussometro sia difettoso.

L'intensità del segnale ci indica principalmente con quanta efficacia il segnale ultrasonico si propaga attraverso il tubo e il liquido e quanto bene viene ricevuto dal trasduttore opposto.

1. Cos'è l'intensità del segnale?

In termini semplici,L'intensità del segnale indica la potenza del segnale ultrasonico ricevuto dal flussometro..

Per un flussometro a ultrasuoni a morsetto, il percorso acustico è approssimativamente:

Trasduttore → Parete del tubo → Rivestimento → Liquido → Rivestimento → Parete del tubo → Trasduttore

Il trasmettitore genera un segnale ultrasonico che si propaga attraverso la parete del tubo e il liquido prima di raggiungere il trasduttore ricevente.

Se l'energia acustica viene trasmessa con perdite relativamente basse, il segnale ricevuto sarà più forte. Se il segnale subisce un'attenuazione, una riflessione o una diffusione significative, il segnale ricevuto risulterà più debole.

2. Quali fattori influenzano l'intensità del segnale?

Diversi fattori possono influenzare significativamente il segnale ultrasonico ricevuto.

2.1 Materiale dei tubi

I diversi materiali utilizzati per le tubature presentano diverse proprietà acustiche.

Tra gli esempi più comuni si annoverano:

• acciaio al carbonio
• acciaio inossidabile
• Ghisa
• PVC
• HDPE
• Tubo rivestito in cemento

L'energia ultrasonica si comporta in modo diverso quando attraversa materiali diversi. Pertanto, lo stesso flussometro può mostrare intensità di segnale diverse se installato su diversi tipi di tubazioni.

2.2 Spessore della parete del tubo

Lo spessore della parete del tubo è particolarmente importante per la misurazione del flusso tramite ultrasuoni con pinza.

In generale, maggiore è lo spessore della parete del tubo, maggiore è la quantità di materiale che il segnale ultrasonico deve attraversare, il che può aumentare l'attenuazione acustica.

Ciò può diventare particolarmente importante per:

Tubi di grande diametro e a parete spessa

Pertanto, la sola dimensione del tubo non è sufficiente per la selezione di un flussometro a ultrasuoni.

Ad esempio, invece di fornire solo:

Diametro del tubo: DN500

È molto più utile fornire:

Materiale del tubo + Diametro esterno + Spessore della parete + Materiale di rivestimento

2.3 Rivestimento delle tubazioni

Il rivestimento interno delle tubature può avere un effetto significativo sulla potenza del segnale.

I materiali di rivestimento più comuni includono:

• PTFE
• Gomma
• Cemento
• Resina epossidica
• Plastica

Il segnale ultrasonico potrebbe dover passare attraverso:

Trasduttore → Parete del tubo → Rivestimento → Liquido

Se le proprietà acustiche del rivestimento differiscono significativamente da quelle del tubo e del liquido, possono verificarsi ulteriori perdite acustiche.

Pertanto, sapere che un tubo è "in acciaio" non è sempre sufficiente. Occorre considerare anche il tipo e lo spessore del rivestimento interno.

3. Perché le bolle d'aria riducono l'intensità del segnale?

Le bolle d'aria sono una delle cause più comuni di segnali ultrasonici deboli o instabili.

Poiché gas e liquidi hanno proprietà acustiche molto diverse, le bolle possono disperdere e riflettere le onde ultrasoniche.

Senza bolle d'aria significative:

Segnale ultrasonico → Liquido → Trasduttore ricevente

Con bolle d'aria:

Segnale ultrasonico → Bolle → Diffusione/Riflessione → Perdita di energia → Segnale ricevuto più debole

Di conseguenza, un eccesso di bolle d'aria può causare:

• Riduzione dell'intensità del segnale
• Letture di flusso instabili
• Perdita intermittente del segnale
• Scarsa stabilità delle misurazioni

Pertanto, quando l'intensità del segnale diminuisce improvvisamente, l'ingegnere non deve solo controllare i trasduttori, ma anche verificare la presenza di aria nella tubazione.

4. Anche l'accoppiamento del trasduttore è fondamentale

Nei flussimetri a ultrasuoni a pinza, il trasduttore non entra in contatto diretto con il liquido. Il segnale ultrasonico deve attraversare la parete del tubo.

Il percorso di accoppiamento può essere semplificato come segue:

Trasduttore → Composto di accoppiamento → Parete del tubo

Un accoppiamento scadente può ridurre significativamente l'intensità del segnale.

Le cause tipiche includono:

• Composto di accoppiamento insufficiente
• Accoppiamento non uniforme
• Ruggine o corrosione sulla superficie del tubo
• Vernice o rivestimento spesso
• superficie ruvida del tubo
• Trasduttori allentati
• Trasduttori che si sono spostati dalla loro posizione originale

Una corretta preparazione della superficie e un buon contatto meccanico tra il trasduttore e il tubo sono pertanto essenziali per una trasmissione ultrasonica affidabile.

5. Un segnale forte significa un'elevata precisione?

Non necessariamente.

Questo è uno dei punti più importanti da comprendere.

L'intensità del segnale ci dice principalmente:

"Il flussometro è in grado di ricevere un segnale ultrasonico sufficientemente forte?"

La precisione della misurazione, d'altra parte, richiede:

"Quanto si avvicina la portata misurata alla portata effettiva?"

Si tratta di due cose diverse.

Per esempio:

Caso A

Intensità del segnale: elevata

Tuttavia, i trasduttori sono installati in una posizione inadeguata e il profilo di flusso risulta notevolmente distorto.

→ Il segnale può essere forte, ma la misurazione può comunque presentare un errore.

Caso B

Intensità del segnale: moderata

Ma i trasduttori sono installati correttamente, le condizioni della tubazione sono idonee e il segnale è stabile.

→ Il flussometro può comunque garantire buone prestazioni di misurazione.

Perciò:

Segnale forte ≠ Alta precisione

6. Quanto in basso è troppo in basso?

Non esiste un valore universale di intensità del segnale applicabile a tutti i misuratori di portata a ultrasuoni.

Diversi produttori possono definire e visualizzare l'intensità del segnale in modo differente, ad esempio:

• Intensità del segnale %
• Intensità del segnale in dB
• Qualità del segnale
• SNR
• Livello del segnale ricevuto

Questi parametri sono correlati, ma sononon necessariamente direttamente confrontabili tra diversi produttori o modelli.

Per un flussometro specifico, è necessario fare riferimento al manuale del produttore e alla definizione interna dello strumento.

7. Intensità del segnale vs. SNR

Per una comprensione più avanzata, è anche importante distinguereIntensità del segnaledaRapporto segnale/rumore (SNR).

Intensità del segnaledescrive principalmente:

Quanto è forte il segnale ultrasonico ricevuto.

SNRdescrive:

Quanto è forte il segnale utile rispetto al rumore di fondo.

Ad esempio, il flussometro potrebbe ricevere un segnale relativamente forte, ma se anche il rumore elettrico o meccanico è elevato, il rapporto segnale/rumore (SNR) potrebbe comunque risultare scarso.

Pertanto, quando lo strumento fornisce parametri quali:

Intensità del segnale + Rapporto segnale/rumore (SNR) + Qualità del segnale

Idealmente, dovrebbero essere valutati insieme.

8. Come si può utilizzare l'intensità del segnale per la risoluzione dei problemi?

Un approccio pratico alla risoluzione dei problemi consiste nell'osservare entrambilivello e stabilitàdel segnale.

Segnale stabile e relativamente forte

Ciò generalmente indica che:

• I trasduttori sono ben accoppiati
• Il percorso acustico è accettabile
• Il segnale ricevuto è stabile

Tuttavia, l'accuratezza della misurazione deve ancora essere valutata separatamente.

Segnale molto debole

Verificare quanto segue:

1. Installazione del trasduttore
2. composto di accoppiamento
3. Condizioni della superficie del tubo
4. spessore della parete del tubo
5. Rivestimento delle condotte
6. bolle d'aria
7. Se il tubo è completamente pieno
8. Spaziatura dei trasduttori
9. Selezione del trasduttore
10. Parametri della tubazione e del fluido inseriti nel flussometro

L'intensità del segnale diminuisce improvvisamente

Presta particolare attenzione a:

• Bolle d'aria che entrano nel tubo
• Trasduttori allentati
• Accoppiamento deteriorato
• Modifiche delle condizioni operative
• Variazioni significative della temperatura del fluido
• Vibrazione del tubo

9. L'intensità del segnale è più un indicatore della salute acustica

In definitiva,L'intensità del segnale dovrebbe essere considerata un indicatore diagnostico acustico piuttosto che un indicatore diretto di accuratezza..

Aiuta a rispondere alla domanda:

"Il segnale ultrasonico si propaga attraverso il tubo e il liquido e viene ricevuto correttamente?"

Di per sé non risponde a questa domanda:

"La misurazione del flusso è accurata?"

Una valutazione adeguata dovrebbe considerare molteplici fattori:

Intensità del segnale + Rapporto segnale/rumore (SNR) / Qualità del segnale + Installazione del trasduttore + Condizioni del tubo + Condizioni del fluido + Profilo di flusso + Calibrazione

Pertanto, nelle applicazioni pratiche di ingegneria,L'intensità del segnale è utile principalmente per la verifica dell'installazione, la risoluzione dei problemi e il monitoraggio delle condizioni acustiche del sistema di misurazione, non come specifica a sé stante per la precisione della misurazione.