A statisztikák riasztóak: csak az Egyesült Államokban a háztartásokból évente mintegy 900 milliárd liter vízpazarlás történik. Ahhoz, hogy ezt a számot perspektivikusan nézzük meg, ez elegendő víz ahhoz, hogy évente mintegy 11 millió házat tudjon ellátni. És más országok - Európától Ázsiáig - hasonló kihívásokkal néznek szembe. Ezt a problémát pótolják a várható vízhiányok.
De itt van a segítség. Az ultrahangos technológia lehetővé teszi az intelligens épületekbe és az intelligens városokba telepített vízmérők számára, hogy néhány másodpercenként egy cseppenként észleljék és lokalizálják a szivárgásokat. Az Austintól Antwerpenig tartó városok olyan csúcstechnológiájú intelligens vízmérőket telepítenek, amelyek az ügyfeleknek információt nyújtanak a szivárgások megtalálásához és a víz megőrzéséhez, miközben segítenek a közműveknek azonosítani az infrastruktúra szivárgását az elöregedett csövekben és a törött vízvezetékekben.
"A ma meglévő víz az egyetlen víz, amellyel valaha is rendelkezünk" - mondja Holly Holt-Torres, a Dallas város vízszolgáltatóinak vízmegőrzési menedzsere. „Meg kell őriznünk. A technológia ezt egyre magasabb szinten teszi lehetővé. ”
De ennek az ultrahangos technológiának vannak olyan alkalmazásai, amelyek túlmutatnak a vízmérőkön. Ugyanez a technológia alkalmazható méterekben, amelyek mérik a földgáz áramlását, és még a csöveken keresztül áramló gáz keverékét is érzékelik. Még az orvosi szakemberek számára is segítséget nyújthat a sebészeti berendezések oxigénellátásának szabályozásában.
Menni az áramlással
Az ultrahangos hullámok természetesen nem új keletűek. A denevérek például ultrahangos távolságmérést alkalmaznak az akadályok elkerülésére és a rovarok éjszakai fogására. És több csúcstechnológiás alkalmazásban az anyag megkülönböztetésében, az autó ütközések elkerülésében, valamint az ipari és orvosi képalkotásban használják.
Most vízmérőkben és más áramlásmérőkben használják. A mérők hagyományosan egy olyan elektromechanikus rendszerre támaszkodnak, amelynek orsója vagy hajtóműve mágneses elemet használ impulzusok előállítására. De - mint a termosztátok, motorok és sok más mindennapi eszköz esetében - az áramlásmérők elektromechanikus rendszerei gyorsan áttérnek az elektronikus rendszerekre.
Ezekben a rendszerekben egy bemerítő ultrahangos átalakító pár méri az akusztikus hullámok sebességét a folyadékban. Az akusztikus hullám terjedésének sebessége a csövön átfolyó folyadék viszkozitásának, áramlási sebességének és irányának függvénye. Az ultrahangos hullámok különböző sebességgel haladnak, attól függően, hogy milyen nyomathordozók merevek.
A mérés pontossága a jelátalakító minőségétől, a precíziós analóg áramköröktől és a jelfeldolgozó algoritmusoktól függ. Az akusztikus vagy ultrahangos átalakítók piezoanyagok, amelyek viszonylag nagy, több száz kilohertzes frekvencián alakítják át az elektromos jeleket mechanikai rezgésekké. Az áramlás pontos mérése érdekében az 1-2 MHz-es tartományban lévő ultrahangos jelátalakítókat általában jól össze kell hangolni és kalibrálni kell. Az áramlásmérő költségeinek jelentős részét teszik ki. Az érzékelő rendszernek nagyon alacsony energiafogyasztással kell működnie, hogy biztosítsa az akkumulátor 15-20 éves élettartamát.
Cégünk fejlett áramlásmérő chipje, az MSP430FR6043, egyedülálló analóg elülső részt és algoritmust tartalmaz, amely jelentősen javítja a pontosságot, miközben csökkenti az általános költségeket és az energiafogyasztást. Áramlásmérő architektúránk nagy teljesítményű analóg tervezéssel, fejlett algoritmusokkal és beágyazott feldolgozással csökkenti az igényt egy drága ultrahang-átalakító párra. Az analóg elülső és jelfeldolgozó algoritmusok kompenzálják a jelátalakítók eltérését.
Minden csepp számolása
Egy tipikus ultrahangos áramlásmérő ultrahangos hullámot továbbít, és az áramlás sebességének becsléséhez méri a vevőnél a differenciál késleltetést. A késleltetési méréseket általában egy idő-digitális átalakító áramkör kezeli, amely figyeli a vett hullámforma nulla keresztezését. A tipikus megközelítéssel az a kihívás, hogy nem elég érzékeny az áramlási szintek nagy pontosságú detektálására.
Architektúránk intelligens analóg kezelőfelületet alkalmaz, nagy teljesítményű analóg-digitális átalakítóval, a jel-zaj minőség javítása és a kalibrálási pontatlanságok leküzdése érdekében. Ennek a megközelítésnek számos előnye van:
- Nagyobb pontosságot érhet el az interferencia csökkentésével és a jel / zaj arány javításával.
- Az architektúra széles áramlási tartományt képes mérni, a tűzoltó tömlőtől a kis szivárgásig.
- Alacsonyabb feszültségű meghajtó használatával jelentősen megtakarítható az energia és a költség. Egy másodpercenként mért átlagos áram kevesebb, mint 3 mikroamp. Ez több mint 15 éves akkumulátor-üzemidőt jelent.
- Felismerheti a turbulenciát, a buborékokat és egyéb áramlási rendellenességeket, ami fontos az áramláselemzéshez és a csővezetékek szervizeléséhez.
- A technológia robusztus amplitúdóváltozásokat mutat az áramlás két irányában, amelyek a vízben és a gázban nagyobb áramlási sebesség mellett fordulhatnak elő.
Sok más TI technológia kritikus fontosságú a nagy teljesítményű áramlásmérő számára. Kis áramfogyasztású mikrovezérlő integrált ultrahangos analóg elülső résszel, nagy teljesítményű óra referencia, alacsony nyugalmi árammenedzsment és ultrapontos impedancia-egyeztetés az adó-meghajtó és a vevőerősítő útvonalai között példa további megkülönböztető technológiákra ezekben az áramlásmérőkben.
Ezek a technológiák együttesen hozzájárulhatnak az egyik legértékesebb erőforrásunk megőrzéséhez.