^{МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ}

^{Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования}

^{«Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)}

^{Факультет «Высшая школа электроники и компьютерных наук»}

^{Кафедра «Информационно-измерительная техника»}

^{РАБОТА (ПРОЕКТ) ПРОВЕРЕНА ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ}

^{Рецензент, должность Заведующий кафедрой, степень, звание}

^{/ И.О. Фамилия / / И.О. Фамилия /}

^{«_____» _______________20____ г. «_____» _______________20____ г.}

^{РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ}

^{ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И ОЦЕНКИ РАСХОДА}

^{В КОРИОЛИСОВОМ РАСХОДОМЕРЕ В УСЛОВИЯХ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА}

^{ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА}

^{ЮУрГУ – 12.04.01. 20 . 308-202. ВКР}

^{(код направления/специальности, год, номер студенческого )}

^{Консультант, должность Руководитель, доцент, к.т.н.,}

^{/ И.О. Фамилия / / О.Ю. Бушуев /}

^{«_____» _______________20____ г. «_____» _______________20____ г.}

^{Консультант, должность Автор}

^{/ И.О. Фамилия / студент группы КЭ – 125}

^{«_____» _______________20____ г. / И.И. Федосов /}

^{«_____» _______________20____ г.}

^{Консультант, должность Нормоконтролер, должность}

^{/ И.О. Фамилия / / И.О. Фамилия /}

^{«_____» _______________20____ г. «_____» _______________20____ г.}

^{Челябинск 20____}

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 6

1АНАЛИЗ УРОВНЯ ТЕХНИКИ КОРИОЛИСОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ 7

1.1Постановка задачи 7

1.2Принцип действия кориолисового раходомера 7

1.3Измерение расхода при двухфазном потоке 14

1.4Обработка измерительных сигналов в кориолисовом расходомере 16

1.5Исходные данные для исследования 21

1.5.1Модель сигналов кориолисова расходомера 21

1.5.2Описание эксперимента по проливке кориолисова расходомера 24

1.6Выводы 25

2РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И ОЦЕНКИ ИХ ПАРАМЕТРОВ 26

2.1Постановка задачи 26

2.2Разработка алгоритма оценки параметров измерительных сигналов в условиях двухфазного потока 26

2.3Разработка предварительного фильтра 35

2.3.1Общие сведения о цифровых фильтрах 35

2.3.2Формирование требований к фильтру 37

2.3.3Каузальные фильтры 43

2.3.4Сглаживающие фильтры 58

2.3.5Некаузальные фильтры 62

2.4Проверка алгоритма оценки параметров на модельном и реальном сигнале 62

2.5Выводы 63

3РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ РАСХОДА 64

3.1Постановка задачи 64

3.2Разработка параметрической модели для расчета расхода в условиях двухфазного потока 66

3.3Проверка модели для расчета расхода на реальном сигнале 70

3.4Выводы 74

4ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ 77

4.1Постановка задачи 77

4.2Планирование эксперимента 77

4.3Разработка ПО для проведения эксперимента 77

4.4Оценка результатов эксперимента 77

4.5Выводы 77

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 79

ПРИЛОЖЕНИЕ А 80

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 81

Введение

Производители массовых кориолисовых расходомеров не комментируют, как реализована работа при наличии двухфазного потока в существующих коммерческих решениях. Поэтому, проблема требует дополнительного изучения.

1. Анализ уровня техники кориолисовых расходомеров

   1. Постановка задачи

Кориолисовый расходомер – расходомер, в чувствительном элементе которого (измерительной трубке) под влиянием силового воздействия возникает кориолисова сила, величина которой зависит от расхода [Кре1]. Кориолисовый расходомер позволяет измерять массовый расход и объемный расход однофазного потока жидкости с высокой точностью (типовая относительная погрешность измерения массового расхода ) [Кор]. В случае двухфазного потока в однородной контролируемой среде возникает дополнительная возмущающая компонента (пузырьки воздуха, частицы твердого вещества), которая приводит к значительному росту погрешности измерения расхода [Кра06].

Цель главы – анализ уровня техники кориолисовых расходомеров и выявление ключевых ограничений по использованию расходомеров в случае двухфазного потока. В главе рассмотрены: функциональная схема и принцип действия кориолисового расходомера, влияние двухфазного потока на работу расходомера, алгоритмы обработки измерительных сигналов и расчета расхода. Кроме того, в главе представлены исходные данные для разработки алгоритма оценки параметров сигналов и оценки расхода.

2. Принцип действия кориолисового раходомера

Кориолисовый расходомер построен в соответствии с типовой схемой средств измерений из чувствительного элемента (измерительных трубок) и измерительного преобразователя (электронного блока). Конструкция измерительных трубок расходомера представлена на рисунке Рисунок 1.2.1.1.1.

Здесь а) – общий вид измерительных трубок расходомера в защитном кожухе с присоединительными фланцами, б) конструкция измерительных трубок расходомера, где 1 – основание; 2 – измерительные трубки; 3 – направляющая токосъемников; 4 – перемычка; 5 – измерительные катушки; 6 – катушка возбуждения (драйвер); 7 – балансировочные грузы, 8 – сенсоры расходомера (сформированы парой измерительных катушек, которые расположены напротив друг друга на разных трубках расходомера).

а) б)