Спектральная обработка сигналов в ультразвуковых расходомерах систем водоснабжения

• Автор: Никандров, Максим Валерьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
1.1 Расходомеры объема и массы жидкости
1.2 Ультразвуковые системы определения расхода
1.3 Погрешности и цифровая обработка сигналов в ультразвуковых расходомерах
ГЛАВА 2. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
2.1 Постановка задачи и моделирование ультразвукового поля в неоднородном потоке жидкости
2.2 Восстановление профиля скорости потока жидкости по спектрам ультразвукового сигнала
2.3 Ультразвуковое устройство определения профиля скорости потока
и расхода жидкости
2.4 Погрешности определения расхода с учетом профиля скорости потока
2.5 Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДОПЛЕРОВСКИХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ
3.1 Постановка задачи и численное моделирование доплеровских сигналов и экспериментальных измерений
3.2 Анализ спектров ультразвуковых сигналов при рассеянии на

фазовых включениях в потоке жидкости
3.3 Доплеровский ультразвуковой расходомер открытых трубопроводов
3.4 Доплеровский ультразвуковой расходомер напорных трубопроводов: уменьшение случайной погрешности при цифровой обработке сигналов
3.5 Оценка составляющих погрешности доплеровских расходомеров
3.6 Основные результаты и выводы
ГЛАВА 4. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСХОДОМЕТРИИ110
4.1 Структура системы
4.2 Коммерческие узлы учета энергоресурсов и воды
4.3 Комплекс технического контроля трубопровода
4.4 Узлы управления и технологического учета
4.5 Выводы и результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

"Нельзя управлять тем, что нельзя измерить"
Томас Морт
ВВЕДЕНИЕ
Энергосбережение, энергоэффективность, оптимальное использование производственных мощностей и природных ресурсов стали ключевыми направлениями развития современного промышленного предприятия. Один из способов повышения энергоэффективности предприятия - создание информационно-измерительных систем (ИИС) водоснабжения. Сегодня такие системы стали особенно актуальны, так как, с одной стороны, быстро нарастает усложнение инженерных систем, что делает необходимым их интеграцию, с другой стороны, удорожание энергоресурсов обостряет потребность в энергосберегающих технологиях. Создание ИИС позволяет экономить энергоресурсы за счет их более эффективного использования на основе достоверной и оперативной информации, быстрого обнаружения и локализации аварийных ситуаций. Основой ИИС водоснабжения являются датчики расхода воды и теплоносителя. Существует несколько методов определения расхода жидкости: электромагнитные, вихревые, ультразвуковые и т.д. (В.М. Ильинскй,
А.Ш. Киясбели, П.П. Кремлевский).
Для труб среднего и большого диаметра предпочтительно применение ультразвуковых расходомеров, основными достоинствами которых являются отсутствие гидравлического сопротивления, помехозащищенность, быстродействие. Существуют три основные методики определения расхода жидкости при помощи ультразвука: времяимпульсный метод, доплеровские измерения, метод сноса ультразвукового сигнала (корреляционный). Наибольшее распространение получили времяимпульсный метод и

уровень/расход определяется мгновенное значение расхода. После
интегрирования значение объема выводится на жидкокристаллический дисплей.
Метод измерений расхода сточных вод в безнапорных канализационных коллекторах основан на зависимости расхода воды от уровня заполнения трубопровода или измерительного лотка.
Qo/Qrnax

0,1 0,2 0,3 0.4 0.5 0,6 0,7 0,8 0.9 1
Рисунок 1.6 — Зависимость расхода жидкости от ее уровня в водоводе круглого сечения а), в лотке и-образной формы б)
Для обеспечения возможности автоматических измерений расхода в безнапорных трубопроводах и лотках выполняют их калибровку по методу, разработанному НИИ КВОВ.
Суть метода состоит в измерениях скорости движения потока, уровня заполнения трубопровода или лотка, при котором выполнялись измерения скорости, в расчете на основе полученных результатов градуировочной характеристики водовода.
Погрешность автоматических измерений расхода складывается из погрешности калибровки трубопровода или лотка и погрешности расходомера
£ = Л/Z+Z , (1-15)
где 8 - погрешность автоматических измерений; 8} - погрешность калибровки; 82- погрешность расходомера-счетчика.