Разработка способа контроля профиля скорости потока в трубопроводе по модовой структуре ультразвукового сигнала. Основная характеристика расширения функциональных возможностей и уменьшения погрешности информационно-измерительной системы водоснабжения.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукРабота выполнена на кафедре управления и информатики в технических системах в ФГОУ ВПО «Чувашский Государственный Университет им. Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Саиткулов Владимир Гельманович, ГОУ ВПО «Казанский государственный технический университет им. Защита состоится «11» февраля 2010 года в __ часов __ мин. на заседании диссертационного совета Д212.079.04 при ГОУ ВПО «Казанский государственный технический университет (КГТУ) им. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казанского государственного технического университета им.С другой стороны, погрешность измерения расхода жидкости определяется гидродинамическими характеристиками потока (профиль скорости потока, состояние стенок трубопровода, параметры фазовых включений). Поэтому цифровая спектральная обработка ультразвуковых сигналов с использованием современных быстродействующих микропроцессорных средств, позволяющая оценить эти гидродинамические параметры, дает возможность уменьшить погрешность измерения расхода жидкости. Применение спектрального метода позволяет расширить функциональные возможности ультразвуковых расходомеров и определить расход жидкости в частично заполненных трубопроводах и каналах. Использование комплекса ультразвуковых расходомеров дает возможность создать высокоэффективную автоматизированную информационно-измерительную систему водоснабжения на современном предприятии и, соответственно, повысить энергоэффективность предприятия. Разработка схемы ультразвукового расходомера, позволяющего на основе цифровой обработки ультразвуковых сигналов спектральным методом восстанавливать профиль скорости потока жидкости.Для получивших наибольшее распространение ультразвуковых времяимпульсных расходомеров подробно проанализированы составляющие среднеквадратичной погрешности: вариации диаметра расходомерного участка, угла излучения акустических колебаний в поток, скорости ультразвука, гидродинамического коэффициента, измерения интервала времени прохождения сигнала, реверберации ультразвуковых волн в преобразователе. Отмечены основные моменты, влияющие на профиль скорости потока: коэффициент шероховатости стенок трубопровода (меняется в зависимости от состояния трубы в шестьдесят раз); динамическая вязкость жидкости (меняется в зависимости от температуры (10-90°С) в шесть раз); отложения солей на стенках трубопровода составляют за год в среднем 4% от диаметра. В среде, параметры которой не зависят от времени (мы можем сделать такое предположение ввиду довольно незначительного промежутка времени измерения по сравнению со временем изменения параметров потока, а именно температуры, плотности и т. п.), можно найти решение (1) в виде спектрального представления по времени где - волновые числа (постоянные распространения) для каждой из мод, - пространственное распределение каждой моды по координате . В спектре на рисунке Рисунок 2в можно выделить локальные максимумы, соответствующие первым двум-трем распространяющимся в волноводе модам. Покажем, что по значениям постоянных распространения, может быть восстановлен профиль скорости звука, а значит, в ламинарном потоке, профиль скорости потока.