Research and Development of Experimental Sample of Acoustic Speed Meter and Direction of Flow

Abstract

Среди методов измерений скорости потока отметим гидродинамические преобразователи скорости течения, в качестве которых широкое распространение получили роторы Савониуса, винты Архимеда, импеллеры и т.д. Их распространенность обусловлена простой и технологичной конструкцией, линейной зависимостью между скоростью потока и угловой частотой вращения в рабочем диапазоне скоростей. Из акустических методов измерения скорости потока можно выделить два типа: основанные на эффекте Доплера и измерении времени распространения звука на известной базе. Метод измерения скорости потока по времени распространения звука вдоль известной базы основан на использовании зависимости времени распространения ультразвука между излучателем и приемником от скорости движения водных масс на его пути. Для однозначного определения направления течения в состав измерительного блока должны входить компас и акселерометр. Основные погрешности измерения скорости потока и скорости звука связаны с ошибками в измерении времени распространения и изменениями базы от температуры. Необходимый диапазон измерения времени распространения определяется в основном изменением скорости звука в воде, который составляет в среднем от 1400 до 1600 м/c или приблизительно 1500 м/c +/-7 %. Из всех приведенных акустических методов измерения потока в настоящее время широко используются доплеровский и фазовый. Основным элементом ультразвуковой системы измерительного модуля скорости и направления течения являются пьезоэлектрические (пьезокерамические) датчики. Датчики изготовляются на основе пьезоэлементов в виде тонких пластин пьезокерамики с продольной поляризацией. В ходе первоочередных работ по созданию ультразвукового измерителя скорости потока были проведены испытания макетов датчиков на предмет исследования их чувствительности.