عبارات متفاوتی برای توضیح ویژگی‌های فلومتر وجود دارد که به شرح ذیل می‌باشند و در اینجا قصد داریم به تعریف این مفاهیم نیز بپردازیم.

  • دقت
  • صحت
  • تکرارپذیری
  • گستره نامی
  • پهنه اندازه‌گیری
  • محدوده اندازه
  • افت هد نسبی

مفهوم دقت اندازه‌گیری در دبی سنج (فلومتر):

منظور از دقت در یک دستگاه اندازه‌گیری، بیان و یا نمایش ارقام حاصل از خواندن مکرر ورودی معلوم و با کمترین انحراف نتایج از یکدیگر است، (بدون توجه به مقدار واقعی اندازه داده). به‌عبارت‌دیگر دقت میزانی است برای تشخیص آنکه مقدار اندازه‌گیری شده با مقدار واقعی تطابق دارد یا خیر که این عبارت معمولاً به‌صورت درصد تفاوت مقدار اندازه‌گیری شده با مقدار واقعی بیان می‌شود. فلومتر ی که مقدار اندازه‌گیری شده بین ۹۹ درصد تا ۱۰۱ درصد مقدار واقعی را نشان می‌دهد، دارای دقت ۱± درصد می‌باشد. این روش بیان دقت درصد خواندن شناخته می‌شود. نسبت دادن رقمی به‌عنوان دقت در یک دستگاه به نوع کاربرد و نوع فن‌آوری به‌کاربرده شده در آن بستگی دارد.

مفهوم صحت اندازه‌گیری در فلومتر (دبی سنج):

دریک وسیله اندازه‌گیری صحت یا درستی اندازه‌گیری آن دستگاه(به طور مثال فلومتر اتراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی)، انحراف خواندن از ورودی معلوم رانشان می‌دهد. به بیانی ساده‌تر، در یک اندازه‌گیری هرچه به معیار خود نزدیک‌تر باشیم، اندازه‌گیری توسط ما به‌درستی یا صحت بیشتری انجام شده است. تعریف دیگری از درستی، نزدیکی توافقی بین نتیجه اندازه‌گیری و مقدار واقعی اندازه دهنده است. توجه شود درستی  یک دستگاه اندازه‌گیری به فناوری ساخت، نوع حسگر و سازنده آن بستگی دارد و مفهومی کیفی است. ضمناً باید توجه داشت که نباید دقت به‌جای صحت به‌کاربرده شود. به‌صورت متداول درستی برحسب مقدار مقیاس کامل دستگاه  بیان می‌شود. اما معمولاً در اندازه‌گیری دبی، درستی به دو گونه بیان می‌شود:

۱.    برحسب میزان جریان عبوری                   Rate25%±

۲.    درستی برحسب کل گستره اندازه‌گیری             FS1%±

درجایی که درستی برحسب گستره اندازه‌گیری بیان می‌شود با کاهش جریان سیال میزان انحراف (خطا) نیز افزایش‌یافته و در نتیجه رقم اندازه‌گیری غیرقابل‌قبول تلقی خواهد شد. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که سه اندازه‌گیری مختلف با دستگاه اندازه‌گیری که گستره آن ثابت بوده و میزان درستی برحسب گستره اندازه‌گیری تعریف‌شده است، انجام شود.

مفهوم تکرارپذیری در فلومتر (دبی سنج):

تکرارپذیری در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی عبارت است از همخوانی میان نتایج چند اندازه‌گیری متوالی در یک دستگاه، برای یک مقدار مشابه ورودی و در شرایط یکسان کاربردی. یا به بیانی دیگر تکرارپذیری میزان نزدیک بودن تغییرات در اندازه گیری‌های پی‌درپی و درشرایطی خاص است. به عبارتی تکرار پذیری بیانگر میزان تطابق مقادیر نشان داده‌شده توسط فلومتر برای یک میزان ثابت جریان پس از تغییر جریان و برگشت به مقدار قبلی است. تکرارپذیری بیشترین تغییرات مورد انتظاربوده و به‌صورت درصد برای نرخ جریان بیان می‌شود.

% تکرارپذیری = حداکثر قرائت – حداقل قرائت / خروجی حداکثر (Full Scalle)* 100

شرایط خاص تکرارپذیری آن است که تکرار اندازه‌گیری باید در شرایط یکسان زیر انجام پذیرد:

  • همان ناظر یا آزمایشگاه
  • همان دستگاه اندازه‌گیری
  • همان روند اندازه‌گیری
  • همان محل
  • تکرار در یک فاصله زمانی کوتاه
  • همان شرایط به‌ کارگیری دستگاه

مفهوم گستره نامی در دبی سنج (فلومتر):

منظور از گستره نامی، دامنه تغییرات و یا گستره نمایش دستگاه اندازه‌گیری است که در این محدوده دستگاه ما تنظیم، کالیبره و به‌کار برده می‌شود. به حداقل این گستره Zero و به حداکثر آن پهنای اندازه‌گیری می‌گویند. مثال:

Flow Range:0~400m3/Hr

در گستره نامی Zero الزاماً همواره صفر نیست. همچنین در انتخاب دستگاه باید دقت شود که گستره اندازه‌گیری دستگاه از حداکثر دامنه تغییرات کمیت مورداندازه‌گیری بیشتر باشد.

مفهوم پهنه اندازه‌گیری در دبی سنج (فلومتر):

همان‌گونه که در مفهوم گستره نامی ملاحظه شد،  Zero الزاماً همواره صفر نیست. با این بیان برای محاسبه پهنه اندازه‌گیری باید اختلاف جبری آن‌ها را به دست آوریم (با در نظر گرفتن علامت هرکدام). یعنی منظور از گستره یا پهنه اندازه‌گیری، جمع جبری و یا تفاضل دو حد بالا و پایین گستره نامی با در نظر داشتن علامت هرکدام است. برای مثال با داشتن گستره نامی ۰ (C) الی ۱۴۰- (C) مقدار پهنه اندازه‌گیری معادل ۱۵۰ (C) می‌باشد.

مفهوم محدوده اندازه در فلومتر(دبی سنج):

محدوده اندازه، سایز فلومترهایی است که معمولاً برای یک نوع خاص فلومتر در دسترس می‌باشد. ممکن است اندازه‌های دیگری نیز برای سفارش‌های ویژه موجود باشد در فلومتر التراسونیک محدوده وسیع تری نسبت به فلومتر الکترومغناطیسی وجود دارد ..

مفهوم افت هد نسبی در فلومتر (دبی سنج):

کاهش هد ناشی از اثر اصطکاکی فلومتر بر جریان می‌باشد. افت هدنسبی، کاهش هد مربوط به یک نوع فلومتر در مقایسه با انواع دیگر فلومترها است.

اندازه يا سايز دبی سنج (فلومتر ):

منظور از سایز فلومتر( فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی)، اندازه دهانه مسیر عبور آب می‌باشد که بر اساس سیستم متریک به میلی‌متر و بر اساس سیستم انگلیسی به اینچ بیان می‌شود. معمولاً فلومترهای مکانیکی با سایز کمتر از ۵۰ میلی‌متر (۲ اینچ) که اکثراً در خطوط فرعی و انشعابات نصب می‌شوند با عنوان فلومترهای سایز پایین یا خانگی. فلومترهای با سایز بیشتر از ۵۰ میلی‌متر (۲ اینچ) که در خطوط اصلی آب‌رسانی مورداستفاده قرار می‌گیرند، تحت عنوان فلومترهای سایز بالا یا حجیم نام‌گذاری می‌شوند. با در نظر گرفتن مسائل هیدرولیکی، می‌توان گفت که سایز فلومتر تا حدی معرف محدوده ظرفیت کاری آن نیز هست. بدین معنا که برای یک فلومتر مکانیکی با سایز ۲۵ میلی‌متر (یک اینچ) حداکثر دبی مجاز تا ۷m3/hr  تعریف شده است. یعنی استفاده از آن در حداکثر ظرفیت یا بالاتر ممکن است باعث ایجاد اشکال در سیستم کاری فلومتر شود.

ضریب تخلیه فلومتر (دبی سنج)

ضریب تخلیه فلومتر Cd نشانگر انحراف سرعت اندازه‌گیری شده در هر مکانیزم اندازه‌گیری از سرعت متوسط واقعی می‌باشد.
نسبت نرخ واقعی جریان (که با وسایل دارای دقت بالا اندازه‌گیری می‌شود) به جریان تئوری (که توسط مدل ریاضی ارائه‌شده توسط سازنده محاسبه می‌گردد) ضریب تخلیه فلومتر را تعیین می‌کند. هر فلومتر میزان جریان را بر اساس ضریب تخلیه عمومی C خاص خود محاسبه می‌کند، برای دقت محاسبات دقیقاً باید شرایط استاندارد نصب رعایت گردد. ضریب تخلیه برای محاسبه انحراف از سرعت متوسط و سطح مقطع لوله به‌کار می‌رود و مبین نسبت اندازه جریان واقعی به جریان تئوریک که با مدل ریاضی حاکم بر عملکرد فلومتر محاسبه می‌گردد، می‌باشد. هرچه این ضریب به ۱ نزدیک‌تر باشد، فلومتر دقیق‌تر است. محاسبه دقیق جریان غالباً به عوامل بیشتری نسبت به متغیرهای آشکاری که دریک مدل ریاضی دخالت داده می‌شوند، وابسته است و اگر هریک از پارامترهای جریان تغییر کند، آنگاه محاسبات جریان معتبر نخواهد بود.

بطور مثال در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی .

خطاهای اندازه‌گیری در فلومتر (دبی سنج)

با توجه به فرآیند ساخت، مواد اولیه مورداستفاده، دستگاه‌ها، نیروی انسانی و سایر عوامل مؤثر بر تولید و همچنین نحوه به‌کارگیری، شرایط محیطی و اقلیمی و عوامل متعدد دیگر، به‌طور معمول نتایج حاصل از اندازه‌گیری با نتایج واقعی تفاوت‌هایی خواهد داشت که آن را اصطلاحاً خطای اندازه‌گیری می‌نامند. طبق تعریف و به زبان ساده، منظور از خطا اختلاف بین مقدار واقعی اندازه ده و خروجی دستگاه اندازه‌گیری درست در زمان اندازه‌گیری است. از آنجا که هنگام اندازه‌گیری با میزان واقعی و دقیق اندازه ده آشنا نیستیم، توانایی اندازه گیری یا محاسبه خطا را نیز نداریم. برای محاسبه خطای اندازه‌گیری (در صورت لزوم) باید به دیگر ویژگی‌های دستگاه ازجمله درستی مراجعه کنیم.

در تعریف خطا ما هم با خطای تصادفی و هم با خطای مطلق روبرو هستیم. خطای تصادفی همان اختلاف بین مقدار مشاهده‌شده کمیت هنگام اندازه‌گیری و مقدار دقیق آن است که گاها آن را خطای مشاهده نیز می‌نامند (این خطاها جزو آن دسته از خطاهایی هستند که از قوانین ساده پیروی نمی‌کنند و به‌طورکلی از علل متعددی ناشی می‌شوند) اما خطای مطلق اختلاف بین اندازه واقعی و اندازه حاصل از اندازه‌گیری است. به‌بیان‌دیگر و در حالت کلی اختلاف بین میانگین اندازه‌ای حاصل در هریک از اندازه‌گیری‌ها همان خطای مطلق است که در صورت تکرار چندباره آزمایش‌ها، بزرگ‌ترین اختلاف بین اندازه‌گیری‌ها و میانگین، خطای مطلق خواهد بود. مهم‌ترین خطاهایی که در اندازه‌گیری فلو می‌توان به آن‌ها اشاره کرد عبارت‌اند از:

  • تکرارپذیری
  • تجدید پذیری
  • ثبات اندازه‌گیری
  • ارتباط خطی

خطا در تکرارپذیری (Repeatabillity) در فلومتر (دبی سنج)

خطا در تکرارپذیری فلومتر آب، نوسانات ناشی از عدم توانایی فلومتر در اندازه‌گیری یکسان و مکرر می‌باشد. به‌عبارت‌دیگر خطای تکرار پذیری عبارت است از پراکندگی و انحراف در اندازه‌گیری به‌دست آمده وقتی که یک فلومتر به‌دفعات (حداقل 10 نوبت) برای محاسبه حجم معینی از آب در شرایط و روش‌های کاری ثابت مورد استفاده قرار می‌گیرد. تکرار پذیری یک فلومتر برآورد کننده انحراف معیار آن می‌باشد، اگر یک فلومتر دارای تکرارپذیری مناسبی باشد، این بدین معنی است که نوسانات موجود در اندازه‌گیری حجم آب عبوری از ثبات برخوردار است

بطور متال در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی.

خطا در تجدید پذیری (Reproducibillity) در فلومتر (دبی سنج)

خطای تجدید پذیری (تکثیر پذیری) فلومتر آب عبارت است از میزان پراکندگی و انحراف بین میانگین نتایج حاصل از اندازه‌گیری مقدار معینی از حجم آب عبوری در شرایط متفاوت. تجدید پذیری مناسب فلومتر آب نشانگر نوسانات یا انحراف معیار میان چگونگی به‌کارگیری فلومتر و پایداری وسیله می‌باشد. به‌عنوان مثال چنانچه تمام شرایط مؤثر بر عملکرد فلومتر را ثابت کنیم و تنها مکان نصب آن را تغییر دهیم. اگر یک فلومتر مشخص حجم معینی از آب را در مکان‌های متفاوت نصب به‌طور یکسان اندازه‌گیری و نمایش دهد می‌توان گفت که آن فلومتر از خطای تجدید پذیری کمی برخوردار بوده و به عبارت ساده‌تر فلومتر تجدید پذیر است و بالعکس. اگر همان فلومتر با شرایط یاد شده نتایج متفاوتی را حاصل نماید در آن صورت می‌توان گفت که تجدید پذیری فلومتر مربوطه ضعیف است

بطور متال در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی.

خطا در ثبات اندازه‌گیری (Stability)

خطای ثبات اندازه‌گیری از مجموع نوسان ناشی از اندازه‌گیری‌های  انجام‌شده توسط یک فلومتر در شرایط ثابت و دوره‌های زمانی مختلف، در واقع  خطای ثبات اندازه‌گیری یک فلومتر بیانگر میزان انحرافات آن در دوره‌های زمانی مختلف می‌باشد. بیان ساده خطای ثبات اندازه‌گیری عبارت است از اختلاف میانگین حجم‌های مشخص آب اندازه‌گیری شده با روش‌ها و شرایط ثابت با میانگین همان حجم از آب عبوری با همان شرایط در زمان‌های بعدی

بطور متال در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی.

خطا در ارتباط خطی (Linearity)

به‌طور معمول در داده برگ دستگاه اندازه‌گیری جریان، رقم ۰٫۵ یا ۰٫۱ به‌عنوان ویژگی خطی آن دستگاه ذکر می‌گردد. این رقم بیانگر آن است که تقسیمات مربوط به پاسخ دستگاه اندازه‌گیری روی دامنه محدود می‌شود به نیم و یا یک درصد از ارتباط مطلوب بین تغییرات جریان سیال  و خروجی دستگاه. در اینجا خصوصیت خطی بودن همان مقدار میانگین خروجی GA)) نسبت به کل دامنه اندازه‌گیری (Rt) تعریف می‌شود که این پارامتر می‌تواند دارای دامنه مثبت و یا منفی و برحسب درصد باشد. چنانچه در یک اندازه‌گیری دامنه سنجش را تغییر دهیم خروجی دستگاه نیز در دامنه عملکرد دستگاه تعریف و نمایش داده خواهد شد. از جانب دیگر در اندازه‌گیری‌ها و هم‌چنین انتخاب دستگاه اندازه‌گیری، به‌گونه‌ای عمل می شود که دامنه تغییرات عنصر تحت اندازه‌گیری کمتر از دامنه اندازه‌گیری دستگاه باشد. (75% دامنه دستگاه). نسبت مجاز حداکثر به حداقل دامنه دستگاه Turn down نامیده می‌شود و هر چه این مقدار در یک دستگاه بالاتر باشد، این به‌منزله یک شاخص مطلوب شناخته می‌شود.

خطا در ارتباط خطی فلومتر آب عبارت است از تفاوت در میزان حجم‌های اندازه‌گیری شده توسط یک فلومتر در محدوده عملیاتی مورد انتظار. به‌عبارت‌دیگر اختلاف بین تمایل دریک اندازه مشخص با تمایل در اندازه بعدی دریک محدوده تعیین‌شده مورد نظر را خطا در ارتباط خطی گویند

بطور متال در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی ).

خطای صحت در فلومتر :

این نوع خطا تصادفی بوده و تابعی از محدودیت‌ها و تکنولوژی دستگاه اندازه‌گیری است. بنابراین این خطا قابل اصلاح نبوده ولی به هر حال به‌صورت آماری توسط توزیع نرمال زنگی شکل قابل پیش‌بینی می‌باشد. محدوده اعتماد یا قرار گرفتن در سطحی که واقعی شدن درون ۹۵ درصد جریان مورد انتظار است توسط اکثر استاندارد‌ها مورد قبول می‌باشد

بطور متال در فلومتر التراسونیک و فلومتر الکترومغناطیسی.

خطای ثابت در فلومتر :

این نوع خطا ناشی از اختلاف بین متوسط میزان اندازه‌گیری شده و میزان واقعی اطلاعات می‌باشد. پراکندگی قرائت حول مقدار متوسط خطای صحت نام دارد. خطای ثابت جهت‌دار بوده و با اضافه و کم کردنان از مقدار اندازه‌گیری شده می‌توان به اندازه‌گیری نزدیک‌تری به داده واقعی دست یافت. فلومترها را می‌توان توسط چندین بار سنجش در هر نقطه از جریان کالیبره کرد و با استفاده از یک ریزپردازنده می‌توان خطای ثابت را به‌دست آورد. ممکن است منحنی کالیبراسیون از میان نقاط خطای ثابت عبور کرده و در اندازه‌گیری اصلاح شونده به مقدار واقعی نزدیک شود بنابراین محاسبه دقت به محاسبه صحت به جهت حذف خطای ثابت کاهش می‌یابد. فرایند ذکرشده در بالا برای هر فلومتری اقتصادی نمی‌باشد. بنابراین فلومترها باید بسته به نوعشان تست گردند تا مرجع دقتی داشته باشیم که به‌صورت استاتیکی در برگیرنده خطای ثابت و صحت در بازه‌ای خاص از جریان تحت شرایط مرجع باشد بعضی از سرچشمه‌های خطای ثابت عبارت‌اند از

  • رانش ولتاژ یک سلول استاندارد استفاده‌شده جهت استاندارد کردن یک پتانسیومتر
  • خوردگی و فرسایش تدریجی روزنه، لبه و گلوگاه و غیره
  • فرسایش تدریجی اتصالات ثبت‌کننده جدول
  • صفر اصلاح‌شده جابجایی

منابع خطای ثابت دائمی شامل این موارد است:

  • اصلاح جاذبه یا فقدان آن برای وزن مرده تست کردن
  • خطای ثابت ناشناخته در مرجع اندازه‌گیری استاندارد
  • استفاده کردن از مقیاسی برای تعیین جرم بدون اصلاح انجام‌شده برای شناوری
  • فلومتری که بسیار نزدیک به آشفتگی نصب گردیده است که در نتیجه پروفایل سرعت را مورب کرده یا باعث ایجاد حرکات چرخشی می‌گردد.
  • اندازه‌گیری ناصحیح روزنه، قطر داخلی لوله یا گلوگاه

 

 

سایر مقالات:
اصول عملکرد و عوامل مؤثر بر انتخاب فلومترها (دبی سنج‌ها)
فلومتر الکترومغناطیسی (دبی سنج الکترومغناطیسی)
فلومتر التراسونیک (دبی سنج التراسونیک)