Akustiset pinta-aallot (SAW)
Bürkertin asiakkaat hyödyntävät SAW-teknologiaa nesteiden virtauksen mittaukseen putkessa. Tässä käytetään innovatiivista ja hyväksi todettua tyypin 8098 FLOWave-virtausmittaria. Tässä sanastoartikkelissa kerrotaan SAW-teknologian perusteista, mittauksen taustalla olevasta periaatteesta, käyttökohteista ja hyödyistä. Lisäksi artikkelissa annetaan esimerkkejä kohteista, joissa tätä teknologiaa on menestyksekkäästi hyödynnetty jo vuosien ajan.
Perusteet
”SAW” on lyhenne sanoista ”surface acoustic waves”, mikä tarkoittaa akustisia pinta-aaltoja. Nämä aallot siis etenevät pintoja pitkin. Tällainen eteneminen on verrattavissa akustisten aaltojen etenemiseen seismisissä aktiviteeteissa, kuten maanjäristyksessä.
Vastaavanlaisia pinta-aaltoja voidaan luoda keinotekoisesti pienoiskoossa hyödyntämällä SAW-teknologiaa. FLOWave-virtausmittaria käytettäessä nämä akustiset pinta-aallot etenevät anturin mittausputkea pitkin, jolloin niitä voidaan käyttää nesteiden virtauksen mittaamiseen. Bürkert on patentoinut SAW-teknologian käytön virtauksen mittauksessa.
SAW-mittauksen taustalla oleva periaate
Pinta-aaltoja luodaan käyttämällä interdigitaalisia muuntajia (IDT). Ne sijoitetaan tietyille alueille FLOWave-mittausputkeen. 1 MHz:n taajuusalueella lähetettävä sähköimpulssi aktivoi IDT:eitä, jolloin syntyy akustisia pinta-aaltoja.
Aallot lähtevät aktivoitumispisteestä edeten putken pinnalla ja aineen halki. Aallot myös heijastuvat mittausputkeen ja etenevät putkessa olevan aineen halki useaan otteeseen.
Tarkka kuvaus prosessista on esitetty videossa
Mitattujen arvojen määrittäminen
Aikaero, joka syntyy nesteen eteen- ja taaksepäin virtauksen mittaussignaalin etenemisjaksojen välille, on verrannollinen virtausnopeuden kanssa. Virtausmäärä voidaan laskea näiden mittausarvojen perusteella. Lämpötila mitataan integroidulla digitaalisella lämpötila-anturilla.
Näin määritettyjen lämpötilan, tiheyden, virtausnopeuden ja virtausmäärän perusteella on mahdollista määrittää myös massavirtaus.
Muut functions derived from the process values (differentiation factor, acoustic transmission factor, concentration of certain mixtures) offer additional information on the fluid in question, such as the detection of Niiden avulla voidaan havaita esimerkiksi kaasukuplia tai kiinteitä partikkeleja sekä tunnistaa aineen muutoksia.
Edut
SAW-teknologia tarjoaa lukuisia etuja nesteiden virtauksen mittaamiseen teollisissa prosesseissa:
Vain yksi putki (316L/1.4435 ruostumaton teräs)
- Ei aineen kanssa kosketuksissa olevia osia
- Kosketukseton ja hygieeninen mittaus
- Ei liikkuvia osia – ei lainkaan kulumista
- Ei kuristusta – ei paineenlaskua/painehäviötä
Monen parametrin mittaus
- Yksi laite useiden parametrien määrittämiseen
- Vähemmän työtä laitteiden/resurssien hallinnassa
- Saumaton valvonta
- Erikoistoimintoja functions for recognising gas bubbles, solid parts or media changes
Vankka ja teollisuuskäyttöön soveltuva
- Korkea 1 MHz:n aktivointitaajuus eliminoi laitoksen tärinästä aiheutuvat häiriöt.
- Magneettiset tai sähköiset ilmiöt eivät vaikuta mittaukseen
- Mittaus ei ole riippuvainen aineen johtokyvystä – se voi olla myös matala tai olematon
Kompakti ja kevyt
- Ratkaisu vaatii vähemmän tilaa, mikä mahdollistaa pienempien koneiden ja järjestelmien käytön
- Yksinkertainen asennus ja käyttöönotto
- Ylimääräisiä kannakkeita tai tukia ei tarvita
- Minimaalinen huoltotarve, esim. määräaikaishuollon yhteydessä
Esimerkkejä käyttökohteista
SAW-teknologiaa käytetään erityisesti ympäristöissä, joissa hygienia on ratkaisevan tärkeää, kuten lääketeollisuudessa ja bioteknologia-alalla sekä elintarvike- ja juomateollisuudessa. Sadat asiakkaat ovat luottaneet innovatiiviseen FLOWave-virtauksenmittaukseen vuosien ajan – olipa kyse lääkeaineiden laadunvarmistuksesta, aineen muutosten havaitsemisesta, virtauksen mittauksesta WFI-piireissä tai ruokaöljyn annostelusta.
Seuraavalla verkkosivustolla on lisätietoja ja esimerkkejä onnistuneista FLOWave-hankkeista, jotka on toteutettu johtavissa innovatiivisissa lääke- ja elintarvikeyrityksissä.