Väitös: Edullisempia antureita kiinteistöjen vedenkulutuksen mittaukseen

Lakan kehittämä mittausmenetelmä perustuu ohivirtaavan nesteen tai kaasun aiheuttamaan värähtelyyn. Esimerkiksi sähköjohdot alkavat värähdellä tietyllä tuulen nopeudella.

”Tätä niin kutsuttua Vortex Induced Vibration -ilmiötä pidetään yleisesti ottaen haitallisena ja sen esiintymistä pyritään estämään esimerkiksi korkeissa savupiipuissa, joissa värähtely saattaa aiheuttaa rakenteellisia vaurioita”, Lakka kertoo.

Aiemmat tutkimukset osoittavat, että värähtelevän kappaleen massan ja muodon täyttäessä tietyt kriteerit on kappaleen värähtelytaajuus suoraan verrannollinen ohivirtaavan nesteen virtausnopeuteen. Tällöin nesteen virtausnopeus voidaan laskea mittaamalla kappaleen värähtelytaajuutta.

Lakka on väitöskirjassaan hyödyntänyt havaintoa ja kehittänyt kiinteistöjen vedenkulutuksen mittaukseen soveltuvan virtausanturin prototyypin. Siinä värähtelevänä kappaleena on putken sisälle asennettu, noin seitsemän millimetriä korkea ja halkaisijaltaan kaksi millimetriä oleva epoksisylinteri, jota pitää paikoillaan ohut metallilanka. Metallilanka magnetisoidaan putken ulkopinnalle asennetulla kestomagneetilla. Langan aiheuttama magneettikentän muutos voidaan havaita putken ulkopinnalta erillisellä puolijohdekomponentilla.

”Virtausanturin mekaanisten osien hinta on massavalmistuksessa muutaman euron luokkaa, joten se voidaan valmistaa erittäin edullisesti. Kuitenkin se on yhtä tarkka kuin olemassa olevat kaupalliset virtausanturit. Mittauselektroniikka voidaan myös kokonaan sijoittaa putken ulkopuolelle, jolloin anturin rakenteesta saadaan kestävä.”

Anturin mittausalue on erittäin laaja. Suurilla virtaamilla sen toimintaa rajoittaa käytännössä ainoastaan osien mekaaninen kestävyys. Mittausmenetelmä toimii, mikäli värähtelevän kappaleen tiheys on noin puolet mitattavan nesteen tiheydestä. Tämän takia menetelmää ei voida suoraan soveltaa kaasujen virtausmittaukseen.

Sami Lakan mittaustekniikan alaan kuuluva väitöskirja Flowmeter Based on Vibration Induced by Vortices (Pyörteiden irtoamisesta aiheutuvaan värähtelyyn pohjautuva virtausanturi) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) teknisten tieteiden tiedekunnassa perjantaina 20. joulukuuta. Vastaväittäjänä toimii professori Ville Alopaeus (Aalto-yliopisto).

Lakka (34) työskentelee WA Technologies Oy:n toimitusjohtajana.