超音波水道メーターのシングルパスとマルチパスの構造や測定精度の違いは何ですか

最新のスマート水管理および工業用流量測定および制御では、機械的可動部品がないこと、圧力損失が低いこと、および精度が高いことにより、超音波水道メーターが主流の測定ツールとなっています。 超音波水道メーター 音響波パスの数に応じて、主にシングルパス設計とマルチパス設計に分類されます。原理、構成、測定精度の点でこれら 2 つの構造の主な違いを理解することは、アプリケーションに最適な流量計を選択するために重要です。

構造設計と音響波経路のレイアウト

1. シングルパス超音波水道メーター

名前が示すように、シングルパス超音波水道メーターは、流れ断面全体で 1 つのトランスデューサー ペア (つまり、1 つの音波測定パス) のみを使用します。

構造的特徴: この設計は最も単純で比較的低コストです。通常、2 つのトランスデューサはパイプの直径に沿って、または特定の弦長に沿って斜めに配置され、単一の音響ビームを形成します。音波はこの固定経路に沿って上流と下流の両方に伝播し、この経路に沿った流速は通過時間法を使用して計算されます。

適用可能なシナリオ: 通常、小径のパイプや、中程度の測定精度要件が必要な住宅の検針用途に使用されます。弾性波の経路が単一であるため、コンパクト化が可能で、設置の自由度が高くなります。

2. マルチパス超音波水道メーター

マルチパス超音波水道メーターは、パイプ断面全体に設置された 2 つ以上のトランスデューサー ペア (例: 2 チャネル、3 チャネル、または 4 チャネル) を利用し、複数の音波経路を作成します。

構造的特徴: 構造は比較的複雑であり、より多くのトランスデューサーとより高度な信号処理回路が必要です。これらの音波経路は通常、カバレッジを最大化したり、流れ断面全体の速度分布をシミュレートしたりするために、さまざまな弦方向に沿って分布します。

コアテクノロジー：多経路式水道メーターは、数値積分または加重平均アルゴリズムを利用して、複数の経路に沿った流速を総合的に計算し、断面全体の平均速度を求めることで、より高精度の流量測定を実現します。

適用可能なシナリオ: 主に大口径の給水ネットワーク、貿易移転、高精度の工業用計量、および非常に高いターンダウン比を必要とするアプリケーションで使用されます。

測定精度と流量制御の適応性

構造の違いは、2 つの水道メーター間の測定精度と流量状況の適応性における大きなギャップを直接決定します。

1. 速度分布への依存性

パイプ内の水は均一に流れません。代わりに、通常は中心で高速、パイプ壁近くで低速という速度プロファイルを示します。この速度プロファイルは、上流のバルブ、エルボ、ポンプなどの干渉要因の影響を受ける可能性があり、その結果、流れが歪むことがあります。

モノチャンネル メーターの制限: モノチャンネル メーターは、単一点または断面内の線に沿った流速のみを測定します。彼らは、実際の速度分布が理想的な速度分布 (完全に発達した流れなど) と一致していると仮定し、固定補正係数を使用して経路速度を平均速度に変換します。実際の流れパターンが歪むと補正係数が効かなくなり、測定精度が急激に低下します。これがシングルチャンネルシステムの最大の精度ボトルネックです。

マルチチャネル システムの利点: マルチチャネル システムは、異なる場所で複数の流速サンプルを収集することにより、流速分布の真の形状をより広範囲に捕捉できます。高度な数値積分アルゴリズムを使用することで、マルチチャネル システムは歪んだ流れを効果的に補償および修正し、流れパターンの乱れによって引き起こされるエラーを大幅に削減できます。したがって、測定精度は単一チャネルシステムよりも大幅に高くなります。マルチチャンネル システムの安定性の利点は、理想的とは言えない設置条件 (直管の長さが不十分な場合など) で特に顕著になります。

2. ターンダウンおよび低流量測定機能

ターンダウン比は、広い流量範囲にわたって精度を維持する超音波水道メーターの能力を測定します。

マルチチャンネルシステムは、弱い信号を処理し、流速分布を正確に捕捉する能力があるため、多くの場合、ターンダウン比が高くなります。これは、非常に低い流量（Q1 流量点など）でも安定した測定を維持できることを意味し、リーク監視にとってより価値のあるものになります。

流量が低い場合、音波経路上の速度差信号は弱く、速度分布は温度や気泡などの影響を受けやすくなります。測定精度の下限は高く、距離比は比較的制限されます。