Beberapa hewan menggunakan gelombang suara ultrasonic sebagai alat navigasi ataupun media berkomunikasi. Frekuensi gelombang ultrasonic tidak dapat terdengar oleh manusia karena keterbatasan sensitivitas pendengaran.

Frekuensi ultrasonic dihasilkan oleh hewan mamalia (kelelawar, lumba-lumba, dan paus) biasa nya  adalah 20.000+ Hz.

Kelelawar menggunakan frekuensi ultrasonic sebagai media navigasi ketika berburu di gelapnya malam. Lumba-lumba dan paus menggunakan gelombang suara ultrasonic untuk mencari pasangan mereka, sekaligus media komunikasi antar kelompok. 

Di dunia engineering, teknik gelombang frekuensi ultrasonic digunakan untuk mengukur  laju aliran, densitas, dan viskositas fluida yang mengalir. Pengukuran aliran ultrasonic terdiri dari dua jenis, yaitu:

1. Transit time 
2. Efek doppler

Prinsip kerja flow meter ultrasonic

Prinsip kerja dari flow meter ultrasonic adalah masing-masing ujung meteran terdapat pemancar untuk menangkap gelombang. Pemancar dan penangkap gelombang frekuensi ultrasonic akan  berinteraksi dengan mengikuti atau melawan arus. 

Pergeseran waktu ketika gelombang dipancarkan hingga ditangkap akan menunjukkan laju aliran/volumetric fluida. Namun ketika line aliran kosong, maka frekuensi gelombang yang dipancarkan akan langsung ditangkap oleh sensor dengan kecepatan ultrasonik. Prinsip kerja inilah melahirkan meteran pengukuran bernama flow meter ultrasonik.

Transit time flow meter

Transit time flow meter digunakan jika fluida tidak mengandung padatan. Pada meteran ini, dua atau lebih pemancar dan penerima dipasang pada pipa. Pemancar akan memancarkan gelombang ultrasonik dan penerima akan menerima gelombang itu. Adanya aliran fluida, gelombang yang bergerak searah dengan arus jauh lebih cepat daripada yang bergerak melawan arus.

Keterlambatan waktu berbanding lurus dengan aliran fluida. Karena sensor tidak memiliki bagian yang bergerak. Oleh sebab itu, biaya perawatan akan rendah dan pengukuran akan akurat.

Inline flow meter

Inline flow meter akan mengukur dengan sangat akurat karena bersentuhan langsung dengan fluida.

Clamp on-flow meter

Clamp-on flow meter digunakan ketika tidak membutuhkan interaksi fluida dengan flowmeter. Meteran akan mengukur laju aliran namun hasilnya sedikit kurang akurat karena terpasang di luar pipa.

Sebelum menggunakan clamp-on flow meter, pengguna perlu mengetahui MOC dan ketebalan dinding pipa.

Efek Doppler

Pengukur aliran efek Doppler digunakan ketika cairan mengandung partikel atau gelembung. Efek Doppler adalah ketika gelombang frekuensi suara yang bergerak akan berbeda dari suara aslinya. Suara tersebut dapat semakin tinggi dan perlahan menghilang.

Pada meteran ini hanya berisi satu titik sensor yang berisi pemancar dan penerima. Pemancar akan memancarkan gelombang ultrasonic. Adanya partikel di dalam cairan akan membuat gelombang frekuensi dipantulkan dan kembali dapat ditangkap oleh penerima dengan frekuensi yang sudah berubah.

Pergeseran frekuensi berbanding lurus dengan laju aliran fluida. Untuk memperoleh akurasi maksimum, maka dapat menggunakan pengukuran aliran gabungan dengan menentukan nilai rata-rata aliran.

Keunggulan flow meter ultrasonic:

• Sangat akurat
• Tidak perlu kontak
• Perawatan rendah
• Dapat digunakan untuk pipa kecil hingga besar

Kekurangan flow meter ultrasonic:

• Biaya pengadaan awal yang tinggi
• Meteran tipe clamp-on akan membatasi karena ketebalan dinding dan MOC