Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Асатрян Эдик Хачикович

Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков
<
Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Асатрян Эдик Хачикович. Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков : ил РГБ ОД 61:85-5/4614

Содержание к диссертации

Введение

1. Принципы построения массовых расходомеров с поступа тельно-вращательным потоком (ПВП)

1.1. Основные закономерности динамики ПВП

1.2. Генераторы вихревых колебаний на основе ПВП 23

1.3. Измерительные преобразователи вихревых колебаний 33

1.4. Методы измерения массового расхода на основе ПВП 40

Выводы 51

2. Теоретические и экспериментальные исследования инфор мационных свойств ПВП 52

2.1. Исследования и анализ процесса формирования сигнала измерительного преобразователя 52

2.2. Разработка и описание экспериментальной установки 58

2.3. Исследование информационных характеристик сигнала измерительного преобразователя 67

2.4. Разработка метода преобразования массового расхода по амплитудно-частотным соотношениям сигнала измерительного преобр: азователя 73

Выводы 89

3. Разработка и исследование структурных схем преобразо вания массового расхода 91

3.1. Структурная схема преобразования массового расхода с одним измерительным преобразователем 91

3.2. Структурная схема преобразования массового расхода с двумя измерительными преобразователями 99

3.3.Частотно-цифровое счетно-решающее устройство преобразователя массового расхода 120

Выводы 126

4. Оценка метрологических характеристик преобразователей массового расхода на основе поступательно-вращательных потоков 12Ь

4.1. Анализ погрешностей вычислительных устройств и измерительных преобразователей расходомера 128

4.2. Исследование и анализ систематических и случайных погрешностей 140

4.3. Средства градуировки и поверки вихревого массового расходомера 143

Выводы 146

Заключение 146

Литература 151

Приложение 157

Введение к работе

ХХУІ съезд КПСС определил главной целью экономического развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года повышение эффективности производства за счет роста производительности труда и более быстрого внедрения на производстве достижений научно-технического прогресса. Поставлены большие задачи перёдработниками нефтяной и газовой промышленности, выполнение которых будет способствовать росту благосостояния Советского государства.

Актуальность проблемы.

В основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года, принятых на ХХУТ съезде КПСС, намечены задачи повышения эффективности технологических процессов, создания приборов и средств контроля и управления. Развитие таких ведущих отраслей промышленности как энергетическая, нефтяная, газовая, нефтехимическая и др. в значительной мере связано с необходимостью точных и надежных измерений массового расхода и количества как жидкости, так и газа. Измерение расхода в промышленности широко применяется при осуществлении коммерческих операций, а также для оперативного контроля и регулирования технологических процессов.

Современная техника измерения массового расхода отличается большим разнообразием средств и методов. В последние годы получили развитие расходомеры, основанные на новых принципах (лазерные, акустические, вихревые и др.). Однако большинство преобразователей расхода основываются на косвенном методе измерения, отличаются сложностью алгоритмов вычислений и конструкций

первичного и вторичного преобразователей, невысокой точностью.

Исследования, проведенные метрологическими институтами нашей страны.показывают, что уменьшением погрешности измерения расхода и количества на 0,5$ только по нефтяной и газовой промышленности можно добиться экономического эффекта свыше 20 млн. рублей.

Это говорит об актуальности проблемы создания преобразователей расхода и информационно-вычислительных систем измерения массового расхода жидкости и газа, отвечающих современным требованиям производства и уровню развития измерительной техники.

В настоящее время получили развитие преобразователи расхода, позволяющие производить измерение расхода без внесения в поток подвижных чувствительных элементов, что является важным преимуществом по сравнению с другими методами.

К числу таких преобразователей относятся расходомеры на основе поступательно-вращательных потоков (ПВП).

Цель работы.

Исследование и разработка метода, информационно-вычислительного устройства преобразователя массового расхода на основе ПВП и создание на базе этих исследований промышленного преобразователя массового расхода.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи исследований:

  1. Исследование и анализ принципов построения массовых расходомеров на основе ПВП.

  2. Теоретические исследования информационных свойств ПВП

и разработка математической модели формирования сигнала измери-

-» о —

тельного преобразователя.

  1. Экспериментальное исследование информационных свойств ПВП и сигнала измерительного преобразователя.

  2. Разработка и исследование метода преобразования массового расхода в потоке на основе ПВП с применением однородных по физическому принципу измерительных преобразователей.

  3. Разработка обобщенной структурной схемы преобразователя расхода. Разработка и исследование структурных схем преобразователя массового расхода с одним и более измерительными преобразователями как в аналоговой, так и в цифровой форме.

  4. Разработка и исследование информационно-вычислительного устройства преобразователя массового расхода и создание экспериментального образца преобразователя массового расхода, реализующего разработанный метод на основе ПВП.

  5. Исследование и оценка метрологических характеристик преобразователя массового расхода, реализующего принципы ПВП.

Содержание диссертации.

В первом разделе работы рассмотрены основные закономерности динамики поступательно-вращательных потоков и принципы построения массовых расходомеров на их основе. Проведен анализ методов и устройств преобразования массового расхода и показано, что простота и универсальность первичного преобразователя расхода в сочетании с однородными по физическому принципу измерительными преобразователями может служить основой для дальнейшей разработки методов и устройств преобразования массового расхода, исключающего дополнительные датчики плотности, перепада давления, температуры и т.д.

-. 7 -

Во втором разделе проведены теоретические и экспериментальные исследования информационных свойств поступательно-вращательных потоков (ПВП) и разработан метод преобразования массового расхода. Показано, что экспериментальные исследования предложенного метода подтвердили выдвинутые теоретические выводы о возможности преобразования массового расхода на основе амплитудно-частотных соотношений сигнала измерительного преобразователя ПВП.

В третьем разделе проведены разработка и исследование обобщенной структурной схемы преобразования массового расхода с одним и двумя измерительными преобразователями, схемотехнические решения и частотно-цифровое информационно-вычислительное устройство преобразователя массового расхода на основе ПВП.

В четвертом разделе проведены анализ и оценка метрологических характеристик первичного и вторичного преобразователей массового расхода на основе ПВП. Рассмотрены также средства градуировки и поверки, на основе которых была проведена поверка разработанного преобразователя массового расхода с использованием информационных свойств ПВП.

Новизна научных результатов.

На основе исследований вихревых колебаний давления в расширенной области преобразователя расхода показано, что преобразование этих колебаний давления однородным по физическому принципу измерительным преобразователем позволит получить электрический сигнал с частотой j , пропорциональной скорости, и амплитудой шп , пропорциональной кинетической энергии потока.

В результате операции деления амплитуды сигнала ^т на

частоту J- того же сигнала с коэффициентом преобразования можно получить аналоговое значение массового расхода в потоке.

Предложенный способ преобразования массового расхода по амплитудно-частотным соотношениям, т.е. Q. —[^J^P (где <^L-значение массового расхода) защищен авторским свидетельством СССР. Разработана математическая модель сигнала измерительного преобразователя и установлено, что сигналы измерительного преобразователя представляют собой периодические импульсы напряжения параболической формы. Показано, что спектр сигнала измерительного преобразователя и соотношение амплитуд гармоник не изменяется при изменении расхода. Предложен и исследован способ преобразования массового расхода с однородными измерительными преобразователями на основе ПВП.

Разработаны и исследованы структурные схемы и схемотехнические решения вычислительного устройства преобразователя массового расхода на основе ПВП.

Практическая ценность и реализация результатов работы в производстве.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке, создании и применении как преобразователей для массовых расходов, так и измерителей плотности, вязкости и др. параметров потока, реализующих информационные свойства ПВП.

Разработанный метод преобразования массового расхода на основе ПВП, являющийся оригинальным, послужил базой для создания обобщенной структурной схемы преобразования массового расхода с преофазованием сигналов измерительного преофазователя как в аналоговой, так и в цифровой форме. Разработано информационно-вычислительное устройство преофазователя массового расхода,

отличающееся простотой и надежностью.

Результаты исследований использованы при разработке устройства преобразования массового расхода РД-2, которое серийно выпускается отечественной промышленностью со следующими техни-ческими характ еристиками:

диапазон измеряемых расходов, т/ч 0 -г 250

рабочее давление измеряемой среды, МПа 10

диапазон рабочих температур измеряемой

среды, С + 25 г+100

диапазон изменения выходного сигнала напряжения постоянного тока, В 0-10

основная допустимая погрешность расходомера, % не более + I

диапазон рабочих температур окружающего

воздуха, С -50f+ 65

параметры питающего напряжения 220В, 400Гц

средний срок службы, года 25

средний ресурс до заданного ремонта, ч 25000

вероятность безотказной работы Р(3000) 0,92

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

  1. Математическая модель,показывающая связь перепада давления в ядре ПВП с кинетической энергией движущегося потока.

  2. Предложение преобразовать в электрический сигнал перепад давления в ядре ПВП и частоту прецессии однородным по физическому принципу измерительным преобразователем.

  3. Метод преобразования массового расхода на основе информационных свойств ПВП, заключающийся в том, что при использовании однородных измерительных преобразователей вычисление массо-

вого расхода производится в результате операции деления амплитуды сигнала измерительного преобразователя на частоту того же сигнала.

  1. Результаты исследования математической модели сигнала измерительного преобразователя, экспериментально подтвердившие гипотезу о том, что эти сигналы представляют собой периодические импульсы напряжения параболической формы, причем спектры сигналов и соотношения амплитуд гармоник не изменяются при изменении расхода.

  2. Метод формирования унифицированного сигнала для управления и контроля с применением двух измерительных преобразователей, включенных дифференциально, в результате которого унифицированный сигнал получается вычитанием одного сигнала измерительного преобразователя из другого; одновременно с этим повышается чувствительность и точность преобразователя и уменьшаются систематические погрешности.

  3. Структурные схемы преобразования массового расхода с одним и двумя измерительными преофазователями и разработанная на основе анализа структур обобщенная структурная схема.

- II -

Измерительные преобразователи вихревых колебаний

В расширенной области вихревого генератора ПВП приобретает дополнительную форму движения - прецессию. Важнейшие параметры, характеризующие информационные свойства поступательно-двигающегося и совершающего прецессию потока, определяются выражениями (/./О), (//у) и (//6). В вихревых генераторах пре образование параметров ПВП целесообразнее производить в расширенной области вихревой камеры. Прецессия ядра вихря вызывает периодическую пульсацию давления на периферии поступательно-двигающегося через вихревую камеру потока жидкости.

Информацию о периодических пульсациях давления или вихревых колебаниях можно получить различными способами в зависимости от преобразуемого параметра потока и метода дальнейшей его обработки в информационно-измерительной системе (ИИС). Наиболее удобным с этой точки зрения является способ преобразования пульсаций давления в электрический сигнал, который можно осуществить двумя путями. Первый - это использовать пьезокерамический преобразователь, второй - с помощью термоанемометров или различных мембран с тензометрами L boj .

Использование пьезопреобразователя для преобразования параметров и вихревых колебаний подсказано также тем обстоятельством, что он позволяет осуществить преобразование одновременно нескольких разнородных физических величин измеряемой среды. Наряду с пьезокерамическими датчиками для преобразования параметров вихревых колебаний можно использовать различные термопреобразователи (ТП). В качестве ТП можно использовать микроанемометр с подогревом либо без подогрева.

Изменение сопротивления чувствительного элемента происходит в зависимости от флуктуации скорости потока, т.к. интенсивность охлаждения термоэлемента зависит от скорости движения жидкости. Применяя различные способы соединений термодатчиков, можно получить периодический сигнал, удобный для обработки в каналах ИИС. Как преобразователи параметров ПВП в вихревых генераторах термочувствительные элементы не нашли широкого при менения в вихревых генераторах на основе ПВП из-за существенных недостатков, присущих этому классу преобразователей. Дело в том, что при увеличении скорости потока резко падает чувствительность датчика в связи с повышением интенсивности охлаждения. Наряду с этим, соответственно ограничивается его частотный диапазон. Помимо указанных такой недостаток, как инерционность, делает термопреобразователи практически непригодными для измерения больших расходов. Термопреобразователи применяются чаще всего в генераторах вихревых колебаний с "телом обтекания" Г 6 2 7 , где их применение оправдано особенностями процесса вихревых колебаний за "телом обтекания" - образованием вихревой дорожки, где применение пьезоэлектрических преобразователей обусловлено большими трудностями. Существуют также и другие методы преобразования параметров ПВП, не получивших пока широкого распространения, которые подробно рассмотрены в работах [М, 61].

При проектировании преобразователя массового расхода на основе вихревых генераторов возникает вопрос о выборе тех или иных типов измерительных преобразователей с соответствующими техническими характеристиками. Вопрос выбора решается на основе технических требований таких, как чувствительность преобразователя, точность и связанная с ней достоверность преобразования. Вместе с тем использование преобразователей с разнородными физическими величинами на входе и унифицированными электрическими сигналами на выходе позволяет создать простой измерительный прибор массового расхода. Наряду с этим, первичные преобразователи должны удовлетворять общим требованиям государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСП): I) высокая надежность и большой срок службы, 2) точность и ли-» нейность преобразования должна быть не ниже 0,1 - 0,25$ и т.д.

Применение пьезокерамики в качестве преобразователей параметров вихревых колебаний вихревой камеры отвечает целям, которые нужно достигнуть,- это преобразование одновременно двух параметров вихревой камеры - частоты пульсаций давления и величины пульсаций давления - в единый электрический сигнал.

В измерительной технике наибольшее применение получили та -кие пьезокерамические материалы, как кварц и титанат бария[ f # 7. Важным явилось открытие сильного пьезоэффекта в поляризованной керамике Г 33 7 , представляющей собой твердый раствор тита-ната-цирконата-свинца Pfi (Zr Ті ) Oj [ ] Ценным свойством керамики титаната-цирконата-свинца (ЦТС) является возможность изготовления пьезоэлементов практически любой формы, в том числе шаровой или цилиндрической с соответствующей радиальной поляризацией.

Параметры промышленных пьезокерамических материалов по данным I 4S ] приведены в работе [ 33 J . Пьезокерамика на основе цирконата-титаната-свинца (ЦТС) обладает более высоким, чем существующие керамические материалы, коэффициентом электромеханической связи и более широким температурным диапазоном, позволяет в некоторых пределах изменять технические параметры.

Исследование информационных характеристик сигнала измерительного преобразователя

Прецессия ядра ПВЇЇ в расширенной камере преобразователя расхода является устойчивой формой движения жидкости, имеющей вид периодических колебаний. Средняя амплитуда и форма этих колебаний не изменяются во времени при установившеся расходе жидкости. Согласно ранее принятой модели формирования этих колебаний (2.9) сигналы измерительного преобразователя представляют собой периодические импульсы напряжения параболической формы, амплитуда которых является квадратичной функцией своего аргумента. Диаграмма нормированного сигнала вида (2.9) показана на рис. 2.0,0, Представленную функцию можно описать рядом Фурье [45 J: Представление функции (2.9) рядом Фурье из П членов дает приближенное выражение разлагаемой функции -ffXJ . Это приближенное выражение можно довести до какой угодно степени точности путем выбора достаточно большого значения П . Ряд (2.16) удовлетворяет условию теоремы Лейбница[ US J , которая позволяет оценить абсолютную ошибку приближения суммы ряда. Ошибка, совершаемая при замене -//jfjua -f(JC)ni не превосходит по абсолютной величине первого из отброшенных членов. Наиболее часто используется и другой критерий оценки погрешности, заключающийся в определении среднего квадратического отклонения при Проиллюстрируем расчет погрешности On , к примеру, для ряда из четырех и пяти гармоник. Например, при учете четырех гармоник третье слагаемое равно:

Подставим значения (2.21), (2.22), (2.23) в (2.17) и вычис-On , который равен On = 0,014, а и =0,12, для ряда из пяти гармоник. Таким образом, оценка приближения ряда (2.16) по критерию абсолютной погрешности при /7=4 составляет AQS(r 0,16, а по критерию наименьшего значения среднеквадратичного отклонения относительная погрешность составляет Y = 1,2$. Дяя ряда из пяти гармоник A.afc- 0,11, а Уп =0,3$. Следовательно, приближение ряда (2.16)доставленного из пяти гармоник, можно считать достаточно точным,при этом методическая погрешность будет соответственно, в 5-6 раз меньше инструментальной. Поступательно-вращательный поток представляет собой разновидность турбулентного движения жидкости. Преобразование периодического перепада давления ядра ПВП измерительным преобразователем сопровождается преобразованием также перепада давления непериодического характера, которое вызвано случайным, статистическим характером турбулентного движения ПВП. Следовательно, информативный параметр сигнала измерительного преобразователя -амплитуда подвержена влиянию помех. Помехи в сигнале измеритель ного преобразователя могут быть вызваны и другими причинами: вибрациями трубопровода, колебаниями напряжения сети, собственными шумами измерительного преобразователя и др. Таким образом, реальный сигнал измерительного преобразователя с учетом сигналов шумов можно представить следующими выражением

Структурная схема преобразования массового расхода с двумя измерительными преобразователями

Достижение высокой точности преобразования массового расхода с одним измерительным преобразователем связано с большими трудностями, поэтому логичным является поиск решения вопроса улучшения характеристик сигнала измерительного преобразователя на пути увеличения количества измерительных преобразователей, что позволит,в первую очередь,увеличивать амплитуду сигнала, унифицировать его форму и при аддитивном характере сигнала шума улучшить соотношение сигнал/шум. Рассмотрим характеристики сигнала массового расходомера с двумя и более измерительными преобразователями. Согласно принятой модели формирование сигнала измерительного преобразователя Mj (разд. 2.1), при установке второго измерительного преобразователя ИГ , сдвинутого в пространстве на Jy относительно ИП j, форма сигнала ИП не будет отличаться от формы сигнала Ifflj за исключением того, что фазы спектральных составляющих и шумов ШІ2 будут? сдвинуты относительно ffllj на у2 Аналогично, если установить третий измерительный преобразователь ИПз» сдвинутый на Ж относительно Ш1р то и сигнал M3 будет сдвинут на , Ш14 - на 3/2Ж т т.д. (рис. 3.4 ). Обозначим сигналы ИП-j- через Lit » " 4 % ИП4 "" Uи Рассмотрим аналитические выражения сигналов измерительных преобразователей при отсутствии шума и исследуем характеристики сигналов, полученных в результате различных сочетаний сигналов ffllj, HOg, ИПд и ИП . Экспериментальными исследованиями было показано (разд. 2), что амплитуды и частоты всех гармоник сигнала измерительного преобразователя при изменении величины расхода изменяются строго пропорционально. Это доказывает, что амплитуды и частоты всех гармоник сигнала измерительного преобразователя несут одинаковую информацию, т.к. информативными параметрами сигнала являются амплитуда и частота 9

Следовательно, подавление всех остальных гармоник, кроме первой, не приводит к существенной потере информации. Это обстоятельно дает возможность суммирования сигналов различных измерительных преобразователей для получения результирующего сигнала, близкого к синусоиде. Аналитическое выражение сигнала 5DIj параболической формы описывается отрезком ряда Фурье вида Аналитическое выражение сигнала Wfe, сдвинутого относительно HHj на /2 имеет следующую форму: Операция алгебраического сложения сигналов измерительных преобразователей дает возможность получить результирующий сигнал иного спектрального состава и амплитуды. Например, при сложении сигналов преобразователей HHj и ИП2 имеем: Анализ этого выражения (3.14) показывает, что данное сочетание приводит к более сложному спектральному составу результирующего сигнала и очевидно неприемлемо для измерительных целей с технической точки зрения. Более рационально использовать результаты, получаете при реализации суммирования и вычитания сигналов U/ и Uj для целей измерения и преобразования: Сочетание сигналов Liz и приводит к результатам, аналогичным (3.15) и (3.16). Отличие наблюдается только в фазах отдельных составляющих спектра. Таким образом, можем записать: и чисто синусоидальный сигнал, например: и далее Как видно из (3.19) и (3.20), сложение результирующих сигналов приводит только к удвоению амплитуд составляющих спектра сигнала, сохраняя спектральный состав неизменным, вычитание же результирующих сигналов недопустимо, ибо ведет к уничтожению сигнала. Исследования показали, что наиболее приемлемым является уравнение (3.16), т.е. результирующий сигнал, полученный в результате вычитания сигналов двух измерительных преобразователей, сдвинутых относительно друг друга на 180. Этот метод реализуется дифференциальным включением двух измерительных преобразователей, что позволяет одновременно с улучшением формы сигнала улучшать отношение сигнал/шум, а также повысить чувствительность и уменьшить систематическую составляющую погрешности преобразования. Но при включении двух измерительных преобразователей дифференциально для получения наилучших результатов необходимо,чтобы характеристики обоих измерительных преобразователей были бы идентичными, что достигается с большим трудом. Менее трудоемким и результативным является метод использования двух отдельных согласующих устройств и дифференциального усилителя

Исследование и анализ систематических и случайных погрешностей

В данном случае описывается весьма существенный двухканаль-ный метод обработки сигналов измерительного преобразователя, который позволяет одновременно повысить уровень сигналов измерительного преобразователя и получить синусоидальный сигнал, что является весьма важным преимуществом.

Другим важным преимуществом двухканального метода обработки сигнала является возможность ручной или автоматической коррекции уровня, относительно которого происходит вычитание сигналов измерительного преобразователя. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Вычитание сигнала Ш3 из Mj при дифференциальном их включении не позволяет полностью исключить из спектра результирующего сигнала четные гармоники. Это обстоятельство вызвано тем, что такие характеристики измерительных преобразователей, как чувствительность, динамический диапазон, амплитудно-частотная и др. неидентичны. Поэтому является проблемой получить сигналы с обоих измерительных преобразователей одинаковой амплитуды с одинаковым спектром и со сдвигом друг относительно друга на 180.

Следовательно, сигналы измерительного преобразователя, поступающие на вход дифференциального усилителя, неидентичны. Поэтому в структуре расходомера, приведенной на рис. 3.1Qf предусмотрены управляемые масштабирующие усилители в каждом канале, и автоматическая коррекция уровня нуля дифференциального усилителя, относительно которой происходит вычитание сигналов измерительного преобразователя, что позволяет достигнуть идентичности сигналов измерительных преобразователей.

Сигналы после усилителей заряда (УЗ) на рис. ЗЛО поступают на масштабирующие усилители Ш, после которых уже с одинаковой амплитудой поступают на входы дифференцирующего усилителя. Наряду с этим в структуре на рис. ЗЛО предусмотрено устройство коррекции "нуля", структурная схема которого приведена на рис. ЗЛО Это приводит к качественному улучшению результата в процедуре вычитания, т.к. устраняются погрешности, возникающие вследствие изменения уровня,относительно которого производится вычитание.

Таким образом, двухканальная структура вычислительного устройства преобразователя расхода позволяет получить синусоидальный сигнал, что в конечном итоге дает возможность производить преобразования массового расхода как в аналоговой, так и в цифровой форме с дальнейшим сопряжением данной аппаратуры с устройствами контроля, управления и ЭВМ.

Использование аналоговых измерительных преобразователей (АИЛ) совместно с цифровыми или Е составе их имеет определенную специфику. В первую очередь нужно указать на необходимость сопряжения аналоговых и цифровых преобразователей, т.е. надо решить задачу линеаризации функции преобразования аналоговых измерительных преобразователей в заданном диапазоне JJ-U UH изменений входной величины, а также вопросы .совместимости (информационной, метрологической, конструкторской и пр.) аналоговых и цифровых преобразователей.

В прямопоказывающем аналоговом измерительном преобразователе при преобразовании массового расхода не требуется применять специальные средства.линеаризации, т.к. после вычислительной операции (деления амплитуды на частоту), измерение аналогового значения массового расхода сводится к масштабированию результата, полученного после масштабирования напряжения. В данном случае линейная зависимость между входной (измеряемой) величиной X и показанием прибора V обеспечивается соответствующей градуи ровкой шкалы прибора. Однако вопрос линеаризации может возникнуть, когда будет поставлена задача применения нескольких шкал.

При работе аналогового измерительного преобразователя с цифровыми измерительными преобразователями нелинейность аналогового преобразования будет входить в результирующую погрешность измерения. Вследствие этого необходимой является линеаризация функции преобразования аналогового измерительного преобразователя.

Далее наиболее важным вопросом является вопрос совместимости. При настоящем уровне развития аналого-цифрового преобразования погрешность цифровых устройств составляет десятые, сотые и тысячные доли процента. Исходя из требования метрологической совместимости, точность аналоговых и цифровых преобразователей должна быть одного порядка.

Повышение точности и линейности, как известно, можно производить разными методами. При решении этих задач были использованы конструкторско-технологические, структурные методы и методы с помощью вычислительных операций.

Как было показано в разделе 2, преобразование массового расхода как в аналоговой, так и в цифровой форме после проведения вычислительных операций состоит в дальнейшем преобразовании и измерении амплитудного значения полученного напряжения. Преобразование амплитудных значений предполагает использование как пассивных, так и активных преобразователей. Активные преобразователи амплитудных значений получили широкое распространение, благодаря тому, что позволяют повысить точность, линейность и расширить динамический диапазон.

Похожие диссертации на Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков