Elcotec mäter flöde i realtid med ultraljud

Svenska Elcotec har tagit fram en metod för att mäta flöde i gaser och vätskor med ultraljud. Mätningen sker i realtid och ger ett noggrant resultat.

Flödesmätning med ultraljud bygger på att man mäter tidsskillnaden hos signalerna som skickas mellan två sensorer i ett flödande medium. En ljudpuls går fortare när den följer flödesriktningen jämfört med när ultraljudet sänds uppströms - mot flödet. Tidsskillnaden utgör sedan grunden för det mätdata man vill presentera. Det kan vara flödeshastighet, volym eller temperatur.

Till skillnad från andra etablerade flödesmätmetoder, som huvudsakligen räknar ut medelvärdet av ett antal mätningar över tiden, har Skurupföretaget Elcotec lyckats ta fram en flödesmätare som mäter i realtid.

Det kan göras genom att två motstående sensorer samtidigt sänder ultraljudssignaler mot varandra, varvid tidsskillnaden sedan direkt detekteras i elektronikenheten. Därmed kan man uppnå betydligt högre mätfrekvenser, jämfört med då traditionell medelvärdesbildande metoder används.

Realtidsmätningen gör det möjligt att bibehålla en hög uppdateringsfrekvens även om man använder fler signaler på samma kort, det vill säga multiplexerar signalerna.

Tekniken kan utnyttjas för att bygga flervägssensorer, med andra ord sensorer där ultraljudet skär rörets tvärsnitt på mer än en punkt. Det är en etablerad metod som används för att kunna kompensera för olika flödesprofiler, det vill säga att ett flöde ofta går fortare i rörets centrum än i dess periferi.

Fungerar i små och stora rör

Elcotec använder små piezokristaller som sensorer och standard elektronikkomponenter i styrenheten, istället för dyra klocklösningar och digitala signalprocessorer.

Jörgen Lindahl, systemansvarig på Elcotec har utarbetat algoritmen för flödesmätaren samt utvecklat flödesinstrumentet i nära samarbete med Aditus Science och LP Illustration. Det förstnämnda företaget har ansvarat för elektronikkonstruktionen medan det andra har gjort mönsterkortskonstruktionen.

Hans Lindahl, marknadsansvarig på Elcotec menar att den låga produktionskostnaden i kombination med de mycket små ultraljudssensorerna öppnar dörren till nya tillämpningar och marknader.

- Vår lösning kan användas för flödesmätning i alla typer av vätskor eller gaser i stora såväl som mycket smala rör, säger Hans Lindahl.

Han menar att fordon, flygplan, fastigheter, såväl som industriapplikationer är vanliga användningsområden.

- Men eftersom vår ultraljudsmätning är så snabb och noggrann tror vi att medicinteknikområdet är speciellt lämpligt, säger han.

- Andra tekniker kräver vanligtvis ett mätkort per tvärsnitt men vi kan använda ett instickskort med multiplexfunktion vilket medför ett konkurrenskraftigt pris, runt 300 kronor per extra signalväg, säger Hans Lindahl.

Produkten är ännu på prototypstadiet men det är många företag, framför allt utländska, som redan visat stort intresse och säger sig vilja köpa flödesmätaren så fort den finns på marknaden.

Tror på brett intresse

D-flow i Luleå är ytterliggare ett företag som gör flödesmätare (se Elektroniktidningen 18:98). Tekniken som D-flow använder är i grunden professor Jerker Delsings mångåriga forskning i ämnet.

Liksom Elcotec tror också D-flow på en stor marknad för deras produkter men till skillnad från Elcotec har D-flow redan börjat marknadsföra sin produkt.

- Vi söker nu aktivt efter finansiärer för att kunna kommersialisera vår teknik. Med tillräckligt kapital kan vi ha en produkt klar på fyra månader, säger Hans Lindahl.

Thomas Hedlund

Tjocka rör kräver flera sensorer

Hög mätfrekvens och noggrann tidsupplösning får flödesmätaren från Elcotec genom att sensor A sänder till B, samtidigt som B sänder till A. Flervägssensorer används för att kompensera mätningen för olika flödesprofiler i större rör. Ultraljud skär då rörets tvärsnitt på mer än ett ställe, exempelvis skickas signaler mellan punkt C och D samt vice versa.