- •Оглавление
- •Введение
- •Анализ уровня техники кориолисовых расходомеров
- •Постановка задачи
- •Принцип действия кориолисового раходомера
- •– Конструкция измерительных трубок расходомера
- •– Функциональная схема кориолисового расходомера
- •– Колебания измерительной трубки в кориолисовом расходомере
- •– Направление силы кориолиса в трубке
- •– Изгиб трубки под действием силы Кориолиса
- •– Связь угла закручивания с временной задержкой
- •Измерение расхода при двухфазном потоке
- •– Рост погрешности измерения расхода при увеличении содержания воздуха для малых и средних массовых расходов
- •– Рост погрешности измерения расхода при увеличении содержания воздуха для больших массовых расходов
- •– Эффект «расщепления фаз» и смещения центра масс
- •Обработка измерительных сигналов в кориолисовом расходомере
- •Исходные данные для исследования
- •Модель сигналов кориолисова расходомера
- •– Вид модельных сигналов с измерительных катушек
- •– Изменение параметров модельных сигналов с течением времени
- •Описание эксперимента по проливке кориолисова расходомера
- •– Схема проливочного стенда
- •– Вид измерительных сигналов при высоком gvf
- •– Зависимость числа ложных переходов от gvf
- •– Восстановление точного значения времени перехода через ноль
- •– Ложные переходы в левом измерительном сигнале
- •– Анализ расположения ложных переходов в измерительных сигналах
- •– Блок-схема модифицированного алгоритма переходов через ноль
- •Разработка предварительного фильтра
- •Общие сведения о цифровых фильтрах
- •Формирование требований к фильтру
- •– Пример задания требований к частотной характеристике а) для фнч; б) для пф
- •– Спектры измерительных сигналов расходомера а) – спектры сигналов при расходе 0,3 кг/с, б) при расходе 0,8 кг/с.
- •– Изменение частоты колебаний трубок для расхода 0,8 кг/с
- •Сглаживающие фильтры:
- •Некаузальные фильтры:
- •Каузальные фильтры
- •– Частотная характеристика оптимального ких-фильтра нижних частот
- •– Подбор параметров оптимального ких-фильтра с линейной фазой
- •– Сравнение частотных характеристик ких-фильтров с различными параметрами
- •– Импульсная характеристика и диаграмма нулей/полюсов для оптимального линейно-фазового ких-фильтра
- •– Подбор параметров минимально-фазового ких-фильтра
- •– Сравнение частотных характеристик минимально-фазовых ких-фильтров
- •– Диаграмма для оценки порядка эллиптического фильтра
- •– Подбор параметров эллиптического бих-фильтра
- •– Сравнение частотных характеристик бих-фильтров
- •Сглаживающие фильтры
- •– Сравнение внешнего вида сигналов на выходе различных типов фильтров
- •– Типовая схема средства измерений
- •– Деформация функции измерения расходомера с ростом gvf
- •Разработка параметрической модели для расчета расхода в условиях двухфазного потока
- •– Зависимость
- •– Зависимость
- •– Зависимость
- •Проверка модели для расчета расхода на реальном сигнале
- •– Погрешность расчета по базовой линейной модели (модель 0)
- •– Погрешность расчета по линейной модели с зависимыми от gvf коэффициентами (модель 1)
- •– Погрешность расчета расхода по линейным моделям с коррекцией
- •– Погрешность расчета расхода по квадратичным моделям с коррекцией
- •Заключение библиографический список
-
Исходные данные для исследования
-
Модель сигналов кориолисова расходомера
-
Для проверки работоспособности алгоритмов оценки параметров измерительных сигналов кориолисова расходомера широко используются различные модельные сигналы. Существуют несколько подходов к моделированию сигналов кориолисова расходомера, рассмотренных различными авторами [],[]. Наибольшее распространение получила модель сигнала с изменяющимися во времени амплитудой, частотой и разностью фаз между сигналами – Modified Random Walk Model (MRWM) []. Данная модель использовалась в различных исследованиях по разработке алгоритмов оценки параметров сигналов и была выбрана в качестве основы для тестирования алгоритмов.
Модель Modified Random Walk Model (MRWM) подробно описана в [Error: Reference source not found] и имеет вид
где и – модельные сигналы с измерительных катушек, – номер отсчета, – изменяющиеся во времени амплитуда, частота и фаза сигналов, – некоррелированный белый шум, – равномерно распределенный случайный шум в интервале , – коэффициент усиления по входному шуму. Кроме того, – нижний и верхний предел изменения амплитуды, и – нижние и верхние пределы изменения частоты и разности фаз соответственно. – фильтры нижних частот для ограничения скорости изменения параметров сигналов. Параметры модели для численного эксперимента сведены в таблицу Таблица 1.5.1.1.
-
– Параметры модели сигналов MRWM
Параметр |
Значение |
Частота дискретизации |
48 кГц |
Частота среза сглаживающих ФНЧ (, , ) |
6 Гц |
Диапазон изменения амплитуд |
= 0.05 V, = 0.35 V |
Диапазон изменения частоты |
= 85 Hz, = 100 Hz |
Диапазон изменения разности фаз |
= 0°, = 4° |
Уровень шума |
|
Длина модельного сигнала |
1 с |
Error: Reference source not found иллюстрирует вид модельных сигналов с измерительных катушек расходомера. Error: Reference source not found отражает изменение параметров модельных сигналов с течением времени.
-
– Вид модельных сигналов с измерительных катушек
-
– Изменение параметров модельных сигналов с течением времени
Кроме того, для тестирования динамических свойств исследуемых алгоритмов оценки параметров была использована модель … (описать модель ступенчатого изменения параметров)
Таким образом, для исследования алгоритмов оценки параметров измерительных сигналов доступны следующие данные:
-
модельные сигналы с левой и правой катушки расходомера;
-
параметры модельных сигналов в каждый момент времени (частота, амплитуда, фаза, уровень шума).
-
Описание эксперимента по проливке кориолисова расходомера
Основой для исследования методов оценки расхода в кориолисовом расходомере является эксперимент, который был проведен на базе высокоточного проливочного стенда лаборатории Advanced Instrumentation Research Group Department of Engineering Science University of Oxford. Рисунок 1.5.2.1.1 отражает схему проливочного стенда, подробное описание проливочного стенда представлено в []. При эксперименте вместо «SEVA CORIOLIS» был закреплен исследуемый двухтрубный кориолисов расходомер, диаметр трубок ДУ15. Для управления колебаниями расходомерных трубок трубками и регистрации сигналов с измерительных катушек расходомера был использован цифровой трансмиттер, который подробно описан в [].