Principe de fonctionnement des débitmètres à ultrasons - L'effet Doppler
Définition de l'effet Doppler
L’effet Doppler, connu sous le nom de décalage Doppler, est un phénomène que l’on rencontre couramment. Placez-vous le long d’une voie rapide et que remarquez-vous lors du passage d’une voiture ayant une vitesse élevée ?
Le son de la voiture est plus aigu lorsque la voiture approche (fréquence sonore plus élevée) et qu’il devient soudainement plus grave lorsque la voiture s’éloigne de vous (fréquence sonore plus basse).
La raison à tout cela ?
Les ondes sonores sont comprimées dans une certaine mesure lorsque la voiture (l’émetteur) vient vers vous à une certaine vitesse. Cela se traduit par une fréquence plus élevée et donc une tonalité plus aiguë. De même, les ondes sonores se dilatent lorsque l’émetteur s’éloigne, ce qui donne une tonalité plus grave.
La vitesse aura donc une importance significative sur les fréquences perçues.
Considérons maintenant que ces voitures sont des particules présentes dans un fluide transitant dans une tuyauterie et installons sur cette tuyauterie un émetteur d’ondes sonores.
Le changement de fréquence étant directement lié à la vitesse des particules reflétées et en mouvement, ce décalage de fréquence permet de mesurer la vitesse d’écoulement des particules réfléchissantes (et en mouvement), et donc du fluide contenant ces particules.
Ces particules que l’on nommera discontinuités réfléchissent l‘onde ultrasonique avec une fréquence légèrement différente. Pour cette raison, notre débitmètre à effet Doppler doit mesurer des débits de liquides ayant des particules en suspensions.
Ce sont ces particules qui reflètent les ondes ultrasonores, on ne peut donc pas utiliser un débitmètre Doppler pour des liquides exempts de particules.
Les ultrasons sont transmis dans la conduite avec le liquide en écoulement, et les discontinuités réfléchissent l’onde ultrasonique avec une fréquence légèrement différente qui est directement proportionnelle à la vitesse d’écoulement du liquide.
Cette fréquence est directement proportionnelle à la vitesse d’écoulement du liquide, en connaissant la vitesse du fluide ainsi que le diamètre intérieur de la tuyauterie, on peut aisément en extraire le débit.
Débimètre Doppler Georg Fischer : Type UD 2100
Pour cette raison, notre débitmètre à effet Doppler doit mesurer des débits de liquides ayant des particules en suspensions. La technologie GF demande des particules ou bulles ayant une taille minimale de 100 microns et une concentration minimale de 75 ppm (particules par million).
- Le débitmètre ultrason GF est un débitmètre à capteur simple.
- Il est bidirectionnel
- Disponible en version fixe ou portable
- Répétabilité : +/- 0,25%, linéarité +/- 0,5%
- Plage de débit : +/- 0,075 à 12,2 m/sec dans la plupart des applications
- Diamètre de conduite : 12,5 mm à 4,5 m (1/2’’ à 180’’ ID)
- Affichage : Débit instantané, totaliseur, mode de fonctionnement et menu d’étalonnage.
- Enregistrement de données : Une capacité de 300 000 points de données programmable
Dans cette version à capteur simple, les cristaux de transmission et de réception sont enfermés dans le même corps de capteur, qui est fixé en un seul point de la surface du tuyau.
Le débitmètre ultrason à effet Doppler à pince peut être sensible aux interférences provenant de la paroi même du tuyau ainsi qu’’à la présence de film d’air entre la paroi et le liquide.
Certains revêtements tel que les peintures époxy ou les tuyauteries renforcés à la fibre de verre peuvent générer des discontinuités acoustiques. Ces discontinuités peuvent disperser complètement le signal transmis, soit atténuer le signal de retour.
La mesure s’en trouvera altérée. Pour assurer une mesure précise, il suffit d’enlever le revêtement et si cela n’est pas possible, on trouvera une partie de piping non revêtue.
