เทคโนโลยีการวัดแสงใหม่ทำให้ทุกหยดมีค่า

สถิติที่น่าตกใจ: ในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียวการรั่วไหลของครัวเรือนทำให้น้ำเสียประมาณ 900 พันล้านแกลลอนในแต่ละปี หากต้องการนำตัวเลขนั้นมาใช้ในมุมมองนั่นคือน้ำเพียงพอที่จะจัดหาบ้านประมาณ 11 ล้านหลังคาเรือนต่อปี และประเทศอื่น ๆ ตั้งแต่ยุโรปจนถึงเอเชียก็เผชิญกับความท้าทายที่คล้ายคลึงกัน การรวมปัญหานี้เป็นการคาดการณ์การขาดแคลนน้ำ

แต่ความช่วยเหลืออยู่ที่นี่ เทคโนโลยีอัลตราโซนิกช่วยให้มาตรวัดน้ำที่ติดตั้งในอาคารอัจฉริยะและเมืองอัจฉริยะมีความสามารถในการตรวจจับและระบุการรั่วไหลให้เหลือเพียงหยดเดียวทุกๆสองสามวินาที เมืองต่างๆจากออสตินไปยังแอนต์เวิร์ปกำลังติดตั้งมาตรวัดน้ำอัจฉริยะที่มีเทคโนโลยีสูงเพื่อให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่ลูกค้าในการค้นหาการรั่วไหลและการอนุรักษ์น้ำในขณะที่ช่วยระบบสาธารณูปโภคระบุการรั่วไหลของโครงสร้างพื้นฐานในท่ออายุและท่อน้ำเสีย

“ น้ำที่เรามีในวันนี้เป็นเพียงน้ำเดียวที่เราจะมี” Holly Holt-Torres ผู้จัดการฝ่ายอนุรักษ์น้ำของ City of Dallas Water Utilities กล่าว “ เราต้องอนุรักษ์ไว้ เทคโนโลยีจะช่วยให้เราทำสิ่งนั้นได้ในระดับที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ ”

แต่เทคโนโลยีอัลตราโซนิกนี้มีการใช้งานที่ขยายเกินมาตรวัดน้ำ เทคโนโลยีเดียวกันนี้สามารถใช้ในหน่วยเมตรที่วัดการไหลของก๊าซธรรมชาติและตรวจจับส่วนผสมของก๊าซที่ไหลผ่านท่อ มันยังสามารถช่วยผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ในการควบคุมการให้ออกซิเจนในอุปกรณ์ผ่าตัด

ไปกับการไหล

แน่นอนว่าคลื่นอัลตราโซนิกไม่ใช่เรื่องใหม่ ตัวอย่างเช่นค้างคาวใช้อัลตราโซนิกเพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรคและจับแมลงในเวลากลางคืน และในแอพพลิเคชั่นที่มีเทคโนโลยีสูงมากขึ้นจะใช้ในการแยกแยะวัสดุการหลีกเลี่ยงการชนในรถยนต์และการถ่ายภาพอุตสาหกรรมและการแพทย์

ตอนนี้มีการใช้มิเตอร์น้ำและมาตรวัดการไหลอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วมิเตอร์จะอาศัยระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่มีแกนหมุนหรือเฟืองที่ใช้องค์ประกอบแม่เหล็กเพื่อสร้างพัลส์ แต่ - เช่นเดียวกับเทอร์โมสตัทมอเตอร์และอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันอื่น ๆ ระบบเครื่องกลไฟฟ้าในเครื่องวัดการไหลกำลังเปลี่ยนไปใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์

ในระบบเหล่านี้ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกคู่หนึ่งจะวัดความเร็วของคลื่นอะคูสติกในของเหลว ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นอะคูสติกเป็นฟังก์ชันของความหนืดอัตราการไหลและทิศทางของของเหลวที่ไหลผ่านท่อ คลื่นอัลตราโซนิกเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความแข็งของสื่อที่กำลังเดินทางผ่าน

ความแม่นยำของการวัดขึ้นอยู่กับคุณภาพของตัวแปลงสัญญาณวงจรอะนาล็อกที่แม่นยำและอัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณ ตัวแปลงสัญญาณเสียงหรืออัลตราโซนิกเป็นวัสดุเพียโซที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นการสั่นเชิงกลที่ความถี่ค่อนข้างสูงหลายร้อยกิโลเฮิร์ตซ์ โดยปกติทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกคู่หนึ่งในช่วง 1-2 MHz จะต้องมีการจับคู่และสอบเทียบอย่างดีเพื่อวัดการไหลได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของต้นทุนของเครื่องวัดการไหล ระบบเซ็นเซอร์ต้องทำงานโดยใช้พลังงานต่ำมากเพื่อให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ 15-20 ปี

ชิปวัดการไหลขั้นสูงของ บริษัท ของเราคือ MSP430FR6043 ประกอบด้วยฟรอนต์เอนด์และอัลกอริทึมแบบอะนาล็อกที่ไม่เหมือนใครซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำอย่างมากในขณะที่ลดต้นทุนโดยรวมและการใช้พลังงาน สถาปัตยกรรมการวัดการไหลของเราใช้ประโยชน์จากการออกแบบอะนาล็อกประสิทธิภาพสูงอัลกอริทึมขั้นสูงและการประมวลผลแบบฝังเพื่อลดความจำเป็นในการใช้ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกคู่ราคาแพง ส่วนหน้าแบบอะนาล็อกและอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณจะชดเชยความไม่ตรงกันของตัวแปลงสัญญาณ

ทำให้ทุกหยดมีค่า

เครื่องวัดการไหลอัลตราโซนิกทั่วไปจะส่งคลื่นอัลตราโซนิกและวัดความล่าช้าที่แตกต่างกันที่เครื่องรับเพื่อประมาณอัตราการไหล การวัดความล่าช้ามักจะได้รับการจัดการโดยวงจรแปลงเวลาเป็นดิจิตอลที่ตรวจสอบการข้ามศูนย์ของรูปคลื่นที่ได้รับ ความท้าทายของวิธีการทั่วไปคือไม่มีความไวพอที่จะตรวจจับระดับการไหลที่มีความแม่นยำสูง

สถาปัตยกรรมของเราใช้ฟรอนต์เอนด์อะนาล็อกอัจฉริยะที่มีตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลประสิทธิภาพสูงเพื่อปรับปรุงคุณภาพสัญญาณต่อเสียงรบกวนและเอาชนะความไม่ถูกต้องในการสอบเทียบ แนวทางนี้มีประโยชน์หลายประการ:

• สามารถบรรลุความแม่นยำที่สูงขึ้นโดยการลดสัญญาณรบกวนและปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน
• สถาปัตยกรรมสามารถวัดช่วงไดนามิกของการไหลได้กว้างตั้งแต่ท่อดับเพลิงไปจนถึงการรั่วไหลเล็กน้อย
• ด้วยการใช้ไดรเวอร์แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าจะช่วยประหยัดพลังงานและค่าใช้จ่ายได้อย่างมาก กระแสไฟฟ้าเฉลี่ยสำหรับการวัดหนึ่งครั้งต่อวินาทีน้อยกว่า 3 ไมโครแอมป์ ซึ่งแปลว่าอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานกว่า 15 ปี
• สามารถตรวจจับความปั่นป่วนฟองอากาศและความผิดปกติของการไหลอื่น ๆ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิเคราะห์การไหลและการให้บริการท่อ
• เทคโนโลยีนี้มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดในสองทิศทางของการไหลซึ่งอาจเกิดขึ้นในน้ำและก๊าซที่อัตราการไหลสูงขึ้น

เทคโนโลยี TI อื่น ๆ อีกมากมายมีความสำคัญสำหรับเครื่องวัดการไหลที่มีประสิทธิภาพสูง ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้พลังงานต่ำพร้อมฟรอนต์เอนด์อัลตราโซนิกแบบอะนาล็อกในตัวการอ้างอิงนาฬิกาประสิทธิภาพสูงการจัดการพลังงานกระแสไฟฟ้าที่ไม่หยุดนิ่งและการจับคู่อิมพีแดนซ์ที่แม่นยำเป็นพิเศษของไดรเวอร์ตัวส่งและพา ธ แอมพลิฟายเออร์รับเป็นตัวอย่างของเทคโนโลยีที่แตกต่างเพิ่มเติมในเครื่องวัดการไหลเหล่านี้

เทคโนโลยีเหล่านี้สามารถช่วยอนุรักษ์ทรัพยากรที่มีค่าที่สุดอย่างหนึ่งของเราได้