Сучасна класифікація ультразвукових інформаційно-вимірювальних систем витрати газу
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-278-286Ключові слова:
ультразвуковий витратомір, інформаційно-вимірювальна система витрати газу, класифікація, класифікаційні ознаки, еволюція розвитку, стандарти, покоління витратомірів.Анотація
У роботі запропоновано нову класифікацію ультразвукових ІВС витрати газу, яка охоплює методи вимірювання, особливості побудови та етапи розвитку. Витратоміри пройшли три етапи за сорок років свого існування й на сьогодні перебувають на четвертому етапі свого розвитку. Кожне нове покоління вносило більш складні алгоритми обробки вимірювальної інформації та більш ефективні способи підключення до цифрових систем. Сучасні ультразвукові ІВС не мають рухомих частин, працюють з малими гідравлічними втратами в широкому динамічному діапазоні. Проте необхідна точність ультразвукових витратомірів суттєво залежить від параметрів газового потоку, методів вимірювання, умов експлуатації тощо. У цьому випадку для проєктування нових засобів необхідно виконати вибір багатьох складових ультразвукової ІВС витрати, але наявні класифікації, як правило, враховують лише окремі ознаки. При цьому недооцінюють рівень інтеграції, спосіб обробки даних і можливість системи до адаптації. Тому в нову класифікацію ввійшли відомі та внесені нові ознаки, до яких можна віднести комбіновані або гібридні витратоміри, що поєднують кілька інформативних параметрів, нормативні документи, інформаційно‑вимірювальні системи та інтелектуальні ІВС, сфери застосування тощо.
Посилання
A. A. Stetsenko, and Y. Y. Bilynskyi, “Overview of Current Trends in the Development of Ultrasonic Gas Flow Meters. Challenges and Prospects for Replacing Rotary and Turbine Gas Meters,” in XXIV IMEKO World Congress “Think Metrology”, Hamburg, Germany, Aug. 26–29, 2024, 4 p.
Y.Y. Bilinsky, A. A. Stetsenko, “Review of modern trends in the development of ultrasonic meters,” Scientific Works of VNTU, no. 4, pp. 1–10, 2024, ISSN 2307-5376 (online).
Y.Y. Bilinsky, M. V. Gladyshevsky, M. O. Stasyuk, “Analysis of methods and means of controlling the flow of liquid and gaseous media and classification based on them,” Scientific Works of VNTU, no. 1, 2015. [Online]. Available: http://praci.vntu.edu.ua/article/view/3748/5468.
Lynnworth L. C. Ultrasonic Measurements for Process Control: Theory, Techniques, Applications. Boston : Academic Press, 1989. 702 p.
Lynnworth L. C., Liu Y. Ultrasonic flowmeters: Half-century progress report, 1955–2005. Ultrasonics. 2006. Vol. 44. P. e1371–e1378.
Baker R. C. Flow Measurement Handbook: Industrial Designs, Operating Principles, Performance, and Applications. Cambridge : Cambridge University Press, 2016. 584 p.
Sanderson M. L., Yeung H. Guidelines for the use of ultrasonic non-invasive metering techniques. Flow Measurement and Instrumentation. 2002. Vol. 13. P. 125–142.
Xu L., Gong X. A review of ultrasonic flow measurement methods and applications. Flow Measurement and Instrumentation. 2006. Vol. 17. P. 333–339.
Endress+Hauser. Ultrasonic flow measuring principle [Електронний ресурс]. URL: https://www.endress.com/en/support-overview/learning-center/flow-measuring-principle-ultrasonic-sensors.
Lanry Instruments. Classification of ultrasonic flowmeters [Електронний ресурс]. URL: https://www.lanry-instruments.com/support/classification-of-ultrasonic-flowmeters/.
Ultrasonic flow meter // Wikipedia [Електронний ресурс]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasonic_flow_meter.
Korobko O. V. Classification of ultrasonic gas flowmeters by multi-criteria criteria. Bulletin of Instrumentation. 2015. No. 2. P. 45–52.
L. Kong, L. Zhang, H. Guo, N. Zhao, and X. Xu, “Time delay study of ultrasonic gas flowmeters based on VMD–Hilbert spectrum and cross-correlation,” Sensors, vol. 24, no. 5, art. 1462, Feb. 23, 2024. https://doi.org/10.3390/s24051462
H. Zhou, Y. Liu, and Y. Wu, “Transit time determination based on similarity-symmetry method in multipath ultrasonic gas flowmeter,” Metrology, vol. 5, no. 4, art. 71, Nov. 18, 2025. https://doi.org/10.3390/metrology5040071.
L. S. Ishigita, O. Kaunde, and D. Mwakipesile, “Integrated ultrasonic and microwave hybrid metering system for wet gas,” IET Science, Measurement & Technology, vol. 19, no. 1, 2025. https://doi.org/10.1049/smt2.70039
Y. Takeda, Ed., Ultrasonic Doppler Velocity Profiler for Fluid Flow. Berlin: Springer, 2012, ISBN 978-4431540274.
Y. Y. Bilinsky, “Development and research of the mathematical model of the resonance ultrasonic measurement control method,” in Measurement, Control and Diagnostics in Technical Systems (VKDTS-2017), 2017, pp. 159–160.
Kukharchuk, V.V., Pavlov, S.V., Holodiuk, V.S., et al. Information conversion in measuring channels with optoelectronic sensors, Sensors , 2022, 22(1), 271
Y.Y. Bilinsky, M. V. Gladyshevsky, K. V. Ogorodnyk, “Method and ultrasonic means of measuring the flow of liquid media”. Vinnytsia: VNTU, 2019, 123 p., ISBN 978-966-641-763-6.
N. Furuichi, “An influence of obstacle plate for uncertainty of flowrate measurement using ultrasonic Doppler method,” in 9th International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Engineering, pp. 57–60, 2014.
I. V. Korobko, O. O. Drachuk, and V. A. Kovalenko, “Приладовий комплекс вимірювання витрати та кількості природного газу на підґрунті різних фізичних методів вимірювання,” Методи та прилади контролю якості, no. 2, pp. 66–77, 2014.
Y. Y. Bilynsky, O. S. Horodetska, M. V. Hladyshevskyi, D. V. Mykhalevskiy, Ż. M. Grądz, and G. Duskazaev, “Experimental investigations of the amplitude frequency meter of the velocity flowing environment,” Proc. SPIE 10808, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018, 1080869, Oct. 1, 2018. https://doi.org/10.1117/12.2501614.
M. Xu, and Y. Wang, “Hybrid ultrasonic flowmeters: Combining transit-time and Doppler techniques,” Measurement Science and Technology, vol. 26, no. 8, 2015.
P. D. Wilcox, Ultrasonic arrays for non-destructive testing: Principles and applications. Berlin: Springer, 2009, ISBN 978-1848827363.
ISO 6416:2007, Hydrometry - Measurement of discharge by ultrasonic methods. Geneva: International Organization for Standardization, 2007.
R. Ren, H. Wang, X. Sun, and H. Quan, “Design and Implementation of an Ultrasonic Flowmeter Based on the Cross-Correlation Method,” Sensors, vol. 22, no. 19, art. 7470, 2022.
G. Chen, G. Liu, B. Zhu, and W. Tan, “3D isosceles triangular ultrasonic path of transit-time ultrasonic flowmeter: theoretical design and CFD simulations,” IEEE Sensors Journal, vol. 15, no. 9, pp. 4733–4742, Sep. 2015.
R. Silva, and F. Costa, “Clamp-on ultrasonic flowmeters: Advances and applications in industrial metrology,” Journal of Flow Measurement and Instrumentation, vol. 75, 2020.
J. Zhang, and Y. Wang, “Development of intelligent ultrasonic flow measurement systems with adaptive signal processing,” Measurement Science and Technology, vol. 32, no. 5, 2021.
ISO 17089-1:2010, Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement. Geneva: ISO, 2010.
Y.Y. Bilynskyi, A. A. Stetsenko, “Improving the accuracy of natural gas flow measurement under conditions of contamination of the flow preparation rectifier”, Information Selection and Processing. 2025, 53 (129), 31-38. DOI:https://doi.org. ISSN 3041-182
OIML R 137-1&2, Gas meters - Part 1: Metrological and technical requirements; Part 2: Metrological controls and performance tests.
ISO 17089-1:2019, Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement. Geneva: ISO, 2019.
AGA Report No. 9, “Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters,” American Gas Association, Arlington, VA, USA, Jun. 1998, 75 p.
28. AGA Transmission Measurement Committee Report No. 7, “Measurement of Gas by Turbine Meters,” American Gas Association, Arlington, VA, USA, 70 p.
EN 12405-1:2005, Gas meters - Conversion devices - Part 1: Volume conversion.
ISO 17089-2:2012, Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part 2: Meters for check metering in custody transfer. Geneva: ISO, 2012.
F. Matiko, V. Roman, H. Matiko, and D. Yalinskyi, “Investigation of ultrasonic flowmeter error in distorted flow using two-peak Salami functions,” Energy Engineering and Control Systems, vol. 7, no. 2, pp. 144–151, 2021. https://doi.org/10.23939/jeecs2021.02.144.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 4
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
