Efeito doppler

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6.5.6 Medidores de efeito Doppler
O efeito Doppler é a aparente variação de freqüência produzida pelo movimento relativo de um emissor e de um receptor de freqüência. No caso, esta variação de freqüência ocorre quando as ondas são refletidas pelas partículas móveis do fluido. Nos medidores baseados neste princípio, os transdutores-emissores projetam um feixe contínuo de ultra-som na faixa dascentenas de khz. Os ultra-sons refletidos por partículas veiculadas pelo fluido têm sua freqüência alterada proporcionalmente ao componente da velocidade das partículas na direção do feixe. Estes instrumentos são, conseqüentemente, sensíveis ao tipo de partícula.
http://www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/apostilas/petrobras/instrumentacao_basica.pdf
4.4) Medidor de vazão ultra-sônico
Os medidores devazão ultrassônico possuem dois tipos diferentes conforme abaixo: tempo de propagação ou tempo de trânsito e a efeito Doppler.
Para a maioria dos medidores ultrassônicos, a energia elétrica é usada para excitar um cristal piezoelétrico em sua frequência de ressonância. Esta frequência de ressonância é transmitida na forma de onda, viajando a velocidade do som, no fluido e no material onde ocristal está tocando.

4.4.1) Tipo Diferença de Tempo

O medidor de vazão ultra-sônico a diferença de tempo ou tempo de trânsito mede a vazão, medindo o tempo gasto pela energia ultra-sônica atravessar a seção do tubo, indo a favor e contra a vazão do fluido dentro da tubulação. O tempo de propagação da onda ultra-sônica, através do fluido, é diferente, quando no sentido da vazão e quando nosentido contrario.
A diferença no tempo de trânsito das ondas, a favor e contrario a vazão, é proporcional a vazão do fluido. Há uma diferença de tempo de propagação, por que quando a onda viaja contra a vazão, a sua velocidade é levemente diminuída e quando viaja a favor da vazão, a velocidade da onda sonora é levemente aumentada.
Neste medidor, uma onda de pressão de alta freqüência é projetada,sob um ângulo preciso, através da tubulação.
Quando a onda é transmitida através do fluido na direção da vazão, sua velocidade aumenta.
Quanto ela é transmitida contra a direção da vazão, sua velocidade diminui. Do ângulo entre a trajetória da onda e a vazão do fluido e da velocidade da onda no fluido pode se determinar a velocidade média do fluido. A vazão volumétrica pode ser inferida destamedição da velocidade da vazão.

* Princípio de operação do medidor ultra-sônico

Como a onda de ultra-som não pode ser dispersa pelas partículas no fluido, estes medidores são normalmente usados para medir a vazão de líquidos limpos. As precisões podem variar de ± l a ± 5% da vazão medida, com rangeabilidades de vazão de 10:1 a 40:1. Como estes medidores são não-intrusivos, aperda de carga permanente é essencialmente zero. Os transdutores podem ser grampeados do lado de fora da tubulação. O tipo mais simples e mais econômico envia uma única onda através do fluido e tem dois transdutores montados com ângulo de 180 graus afastado do tubo. O raio faz a média do perfil da velocidade ao longo de sua trajetória e não cruza a área do tubo. Isto toma o medidor dependente doperfil da velocidade, que, por este motivo, deve ser estável. Trechos retos de tubulação são normalmente recomendados para eliminar a distorção e os redemoinhos.
As bolhas de ar no fluido, ou os redemoinhos e os distúrbios gerados por acidentes antes do medidor podem espalhar as ondas de ultra-som, causando dificuldades na medição. As variações da temperatura do processo podem alterar a velocidadedo som no fluido, piorando o desempenho do medidor. Há problemas com medições de pequenas vazões, pois há muito pequena diferença entre os tempos de transmissão a favor e contra a vazão do fluido.


4.4.2) Tipo Diferença de freqüência

No medidor a diferença de freqüência, ajustam-se as freqüências de dois osciladores, uma em fAB e a outra em fBA, onde se tem:

fAB = 1 / tAB

fBA = 1 /...
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