Ուլտրաձայնային հոսքաչափերի ցուցմունքների ճշգրտության և լրիվ ճշգրտության վրա ազդող գործոններ

Ուլտրաձայնային հոսքաչափերի ցուցմունքների ճշգրտության և լրիվ ճշգրտության վրա ազդող գործոններ

I. Հեղուկի հատկությունների գործոններ

1. Հոսքի արագության բաշխման միատարրությունը

• Հարվածի մեխանիզմ. Ուլտրաձայնային հոսքաչափերը հաշվարկում են հոսքի արագությունը՝ չափելով հեղուկում տարածվող ձայնային ալիքների ժամանակային տարբերությունը (ժամանակային տարբերության մեթոդ) կամ հաճախականության տեղաշարժը (Դոպլեր մեթոդ): Սա հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ չափման լայնական կտրվածքում հեղուկի արագության բաշխումը կայուն և սիմետրիկ է:
• Հատուկ ազդեցություններ. Եթե արագության բաշխումը անկանոն է (օրինակ՝ մրրիկների կամ կողմնակալ հոսքի դեպքում), ձայնային ալիքի տարածման հետագծի երկայնքով արագությունը չի կարող ներկայացնել իրական միջին արագությունը, ինչը հանգեցնում է չափված արժեքի և իրական արժեքի միջև շեղումների։
  • Ընթերցման ճշգրտության համար. Քանի որ ընթերցման ճշգրտությունը կախված է չափված իրական արժեքից, արագության անհավասար բաշխումը ուղղակիորեն մեծացնում է չափման սխալները (հատկապես ցածր հոսքի արագությունների դեպքում, որտեղ շեղման համամասնությունն ավելի բարձր է):
  • Լրիվ մասշտաբի ճշգրտության համար. Նույնիսկ եթե սխալի չափանիշը լրիվ մասշտաբ է, արագության խանգարումը դեռևս հանգեցնում է չափված արժեքի շեղմանը իրական արժեքից: Այնուամենայնիվ, եթե իրական հոսքի արագությունը մոտ է լրիվ մասշտաբին, բացարձակ սխալի ազդեցությունը լրիվ մասշտաբի ճշգրտության վրա համեմատաբար կառավարելի է. եթե հոսքի արագությունը ցածր է, բացարձակ սխալի և լրիվ մասշտաբի հարաբերակցությունը կարող է «դիմակավորված» լինել, բայց իրական հարաբերական սխալն արդեն իսկ աճել է:

2. Հեղուկի ֆիզիկական հատկությունները

• Ջերմաստիճան և ճնշում. Հեղուկի ջերմաստիճանի փոփոխությունները ազդում են դրա ձայնի արագության վրա (ձայնի արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի հետ մեկտեղ), և չափազանց ճնշումը կարող է առաջացնել խողովակի դեֆորմացիա՝ փոխելով ձայնային ալիքի տարածման ուղին: Եթե չափիչը չունի ջերմաստիճանի/ճնշման փոխհատուցում, կառաջանան համակարգային սխալներ:
• Մածուցիկություն և խառնուրդների/պղպջակների պարունակություն. Բարձր մածուցիկության հեղուկները կարող են արագության լագ առաջացնել, մինչդեռ պղպջակները կամ պինդ մասնիկները կարող են ցրել կամ կլանել ձայնային ալիքները, ինչը հանգեցնում է ազդանշանի թուլացման, անկայուն տարածման ժամանակի կամ նույնիսկ ազդանշանի կորստի, որն ուղղակիորեն նվազեցնում է չափման ճշգրտությունը։
• Հեղուկի տեսակը. Օրինակ՝ գազերի և հեղուկների ձայնի արագությունը զգալիորեն տարբերվում է: Եթե չափիչը չի կարգավորված տվյալ հեղուկի տեսակի համար, երկու ճշգրտություններն էլ զգալիորեն կտուժեն:

II. Տեղադրման պայմանների գործոնները

1. Սենսորի տեղադրման դիրքը և մեթոդը

• Տեղադրման կետի ընտրություն. Սենսորները պետք է տեղադրվեն խողովակի ուղիղ հատվածների վրա: Եթե վերևում կան խանգարող աղբյուրներ (օրինակ՝ արմունկներ, փականներ կամ պոմպեր) և բավարար քանակությամբ ուղիղ խողովակի հատվածներ չեն պահվում (սովորաբար պահանջվում է վերևում խողովակի տրամագծի 10-ապատիկից ավելի և ներքևում 5-ապատիկից ավելի տրամագիծ), արագության բաշխումը կլինի անկանոն (ինչպես նշվեց ավելի վաղ):
• Տեղադրման մեթոդի սխալներ. Սենսորների միջև հեռավորության շեղումները, անպատշաճ թեքության անկյունները (չհամապատասխանելով խողովակի առանցքին) կամ միացնող նյութի անհավասար կիրառումը (ամրացվող սենսորների համար) կհանգեցնեն ձայնային ալիքի տարածման ուղու երկարության կամ անկյան չափման սխալների, ինչը կհանգեցնի ֆիքսված շեղումների։

2. Խողովակների վիճակը

• Խողովակի տրամագծի համատեղելիություն. Եթե հոսքաչափի անվանական խողովակի տրամագիծը չի համապատասխանում խողովակի իրական տրամագծին (կամ տրամագծի ուղղում չի կատարվում), արագություն-հոսք փոխակերպման բանաձևում կառաջանան սխալներ (հոսք = արագություն × լայնական հատույթի մակերես), որոնք անմիջականորեն կազդեն չափված արժեքի վրա։
• Խողովակի նյութը և ներքին պատի վիճակը. Խողովակի նյութը (օրինակ՝ մետաղ, պլաստիկ) ազդում է ձայնային ալիքի ներթափանցման վրա (պլաստմասե խողովակներն ունեն ավելի քիչ ձայնային ալիքի մարում, մինչդեռ մետաղական խողովակները պահանջում են պատի հաստության հաշվառում): Ներքին պատի շերտազատումը, կոռոզիան կամ կոպտության ավելացումը կփոխի ձայնային ալիքի անդրադարձման/բեկման ուղին՝ առաջացնելով ազդանշանի աղավաղում:

III. Սարքավորումների աշխատանքային գործոններ

1. Սենսորի կատարողականություն

• Հաճախականություն և զգայունություն. Սենսորի աշխատանքային հաճախականությունը պետք է համապատասխանի հեղուկի հատկություններին (օրինակ՝ բարձր մածուցիկության հեղուկների համար անհրաժեշտ են ցածր հաճախականություններ՝ մարումը նվազեցնելու համար). անբավարար զգայունությունը կհանգեցնի թույլ ազդանշանները նույնականացնելու անկարողության, ինչը կնվազեցնի չափման կայունությունը։
• Սիգնալի խանգարման դեմ պայքարի ունակություն. Եթե սենսորի ձայնային ալիքային ազդանշանների ֆիլտրման ունակությունը անբավարար է, այն ենթակա է խողովակների տատանումների և հեղուկի տուրբուլենտության աղմուկի խանգարմանը, ինչը հանգեցնում է չափված արժեքների տատանումների և պատահական սխալների աճի:

2. Հաշվիչների սարքավորումներ և ալգորիթմներ

• Ազդանշանի մշակման հնարավորություն. Ձայնային ալիքի տարածման ժամանակային տարբերությունը սովորաբար նանովայրկյանների մակարդակում է: Եթե չափիչի ժամանակային ճշգրտությունը (օրինակ՝ նմուշառման հաճախականությունը, ժամացույցի կայունությունը) անբավարար է, կամ եթե ազդանշանի ուժեղացման/ֆիլտրացման շղթայում շեղում կա, կառաջանան համակարգային սխալներ:
• Ալգորիթմի օպտիմալացում. թվային ազդանշանի մշակման առաջադեմ ալգորիթմները (օրինակ՝ ադապտիվ ֆիլտրացիա, բազմալիք չափման տեխնոլոգիա) կարող են նվազեցնել աղմուկի խանգարումը և փոխհատուցել արագության անհավասար բաշխման հետևանքով առաջացած սխալները՝ բարելավելով ընթերցման ճշգրտությունը. ընդհակառակը, պարզեցված ալգորիթմները կմեծացնեն չափման շեղումները։

IV. Միջավայրի խանգարող գործոններ

1. Արտաքին աղմուկ և թրթռում

• Արդյունաբերական տարածքներում մեխանիկական թրթռումը (օրինակ՝ պոմպերից կամ շարժիչներից) կարող է առաջացնել սենսորի տեղաշարժ կամ խողովակների ռեզոնանս՝ փոխելով ձայնային ալիքի տարածման ուղին։ Ուժեղ աղմուկը (օրինակ՝ բարձր հաճախականության էլեկտրամագնիսական ազդանշաններ, ակուստիկ խանգարումներ) կարող է խլացնել արդյունավետ ազդանշանները՝ հանգեցնելով չափված արժեքների տատանումների։

2. Էլեկտրամագնիսական միջամտություն (ԷՄԽ)

V. Միջակայքի սահմանում և կարգաբերման գործոններ

1. Դիապազոնի սահմանման ռացիոնալությունը

• Լրիվ մասշտաբի ճշգրտության համար. Եթե լրիվ մասշտաբի միջակայքը սահմանված է չափազանց մեծ (շատ ավելի, քան իրական առավելագույն հոսքի արագությունը), իրական հոսքի արագությունը երկար ժամանակ կմնա ցածր միջակայքում: Լրիվ մասշտաբի ճշգրտության բացարձակ սխալը (±b% × լրիվ մասշտաբ) զգալիորեն կաճի ցածր հոսքի արագությանը համամասնորեն (օրինակ՝ լրիվ մասշտաբ = 1000 մ³/ժ, իրական հոսքի արագություն = 100 մ³/ժ, ±1% լրիվ մասշտաբի սխալ = ±10 մ³/ժ, ±10% հարաբերական սխալով):
• Ընթերցման ճշգրտության համար. տիրույթը չափազանց փոքր սահմանելը կհանգեցնի տիրույթի գերազանցման բարձր հոսքի արագությունների դեպքում, ինչը կհանգեցնի չափված արժեքների հագեցածության։ Այն չափազանց մեծ սահմանելը ուղղակիորեն չի ազդում ընթերցման ճշգրտության հարաբերական սխալի վրա (քանի որ սխալը կապված է իրական արժեքի հետ), բայց ազդանշանի ուժգնությունը կարող է անբավարար լինել ցածր հոսքի արագությունների դեպքում, անուղղակիորեն մեծացնելով սխալները։

2. Կալիբրացման որակը

• Կալիբրացիան «չափված արժեքների և իրական արժեքների միջև շեղումը» որոշելու հիմնական գործընթացն է: Եթե կալիբրացման սարքավորումները բավարար ճշգրտություն չունեն կամ կալիբրացման գործընթացը ոչ ստանդարտ է (օրինակ՝ ամբողջ տիրույթում բազմակետային կալիբրացիա չկա), չափիչի համակարգված սխալը կաճի, և ինչպես ցուցմունքների ճշգրտությունը, այնպես էլ լրիվ մասշտաբի ճշգրտությունը կշեղվեն իրենց անվանական արժեքներից:

VI. Ամփոփում

• Հիմնական ընդհանուր գործոններ. Հեղուկի արագության բաշխումը, տեղադրման ստանդարտացումը, սենսորի աշխատանքը, շրջակա միջավայրի ազդեցությունը և տրամաչափման որակը հիմնարար գործոններ են, որոնք ազդում են երկու ճշգրտությունների վրա՝ անմիջականորեն որոշելով չափված արժեքների և իրական արժեքների միջև շեղումը:
• Դիֆերենցված ազդեցություններ. միջակայքի սահմանումն ավելի զգալի ազդեցություն ունի լրիվ մասշտաբի ճշգրտության վրա (հարաբերական սխալի ուժեղացում ցածր հոսքի արագությունների դեպքում). մյուս կողմից, ընթերցման ճշգրտությունն ավելի շատ կախված է ազդանշանի մշակման ալգորիթմի՝ ցածր հոսքի ազդանշանները որսալու և արագության անհավասար բաշխման հետևանքով առաջացած սխալները փոխհատուցելու ունակությունից։