Кузнецов Дмитро Миколайович. Інформаційно-вимірювальна система градуювання термоанемометричних вимірювальних перетворювачів швидкості газу

Краткое описание

Кузнецов Дмитро Миколайович. Інформаційно-вимірювальна система градуювання термоанемометричних вимірювальних перетворювачів швидкості газу: дис... канд. техн. наук: 05.11.16 / Донецький національний технічний ун-т. - Донецьк, 2005.

Кузнецов Д.М. Інформаційно-вимірювальна система градуювання термоанемометричних вимірювальних перетворювачів швидкості газу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 інформаційно-вимірювальні системи. Донецький національний технічний університет. Донецьк, 2005.
Дисертація присвячена вирішенню задачі підвищення ефективності градуювання термоанемометричних термісторних вимірювальних перетворювачів швидкості (ТТВПШ) газу, які використовуються у складі витратомірів газу для труб великого діаметра, з використанням спеціалізованої інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) і аеродинамічного градуювального стенда.
У роботі поставлені і вирішені задачі підвищення точності градуювання ТТВПШ газу шляхом уточнення рівняння градуювальної характеристики термоанемометра з термістором у скляній оболонці в якості чутливого елемента, підвищення продуктивності ІВС градуювання за рахунок одночасного градуювання максимально можливої кількості ТТВПШ, збільшення швидкодії градуювання шляхом розробки і застосування алгоритму опитування вимірювального каналу середньої швидкості потоку ІВС градуювання, інваріантного до рівня турбулентності потоку.

Проведені дослідження дозволили одержати нові, науково обґрунтовані теоретичні і практичні результати, що у сукупності є істотними для підвищення точності вимірів масової швидкості газу за допомогою термоанемометричних термісторних вимірювальних перетворювачів швидкості з урахуванням градієнта температури в оболонці термістора термоанемометра. Сформульовано критерій, обґрунтовані методи і засоби підвищення ефективності ІВС градуювання ТТВПШ на базі системного підходу шляхом підвищення її продуктивності за рахунок скорочення тривалості найбільш тривалих операцій, одночасного градуювання максимальної кількості перетворювачів, підвищенні точності вимірювань і достовірності результатів градуювання структурно алгоритмічними методами й апаратними засобами.
Основні наукові висновки і результати роботи полягають у наступному:

Запропоноване уточнене рівняння градуювальної характеристики ТТВПШ газу, яке враховує наявність градієнта температури в оболонці термістора термоанемометра і забезпечує підвищення точності, градуювання в середньому в 3,5 рази і похибку вимірювань масової швидкості газу в діапазоні від 1 до 40кг/м2/сне більш 1 %.
Розроблено критерій і методику вибору рівняння градуювальної характеристики термоанемометрів з різними чутливими елементами, а також алгоритм розрахунку коефіцієнтів уточненого рівняння градуювальної характеристики ТТВПШ, яке враховує градієнт температури в оболонці термістора.
У результаті дослідження похибок ТТВПШ встановлено, що максимальна похибка вимірювань витрати за допомогою ТТВПШ має місце при мінімальній швидкості і максимальній температурі газу. Для цих умов сформульовані вимоги до точності вимірювальних каналів швидкості термоанемометра і температури газу, згідно яким, абсолютна похибка каналу виміру температури газуDTgу діапазоні від 0 до 45Сне повинна перевищувати ±0,3Сі відносна похибка каналу швидкості термоанемометра повинна бути не більш 0,25 %.
Виконано дослідження параметрів повітряного потоку аеродинамічного стенда АДС-200/250 за запропонованою методикою і розроблено програмно-апаратні засоби, що дозволило встановити:

період дискретизації вимірювального сигналу швидкості газу в аеродинамічному стенді, що забезпечує максимальну швидкодію вимірювань;
границі просторової області градуювання аеродинамічного стенда з урахуванням припустимої нерівномірності профілю середньої швидкості, рівня пульсацій швидкості і значень моментів розподілу третього і четвертого порядків пульсацій швидкості повітряного потоку;
максимальна кількість одночасно градуйованих ТТВПШ, що підвищує продуктивність ІВС.

Розроблено структуру й алгоритм функціонування спеціалізованої ІВС градуювання ТТВПШ, що забезпечують повну автоматизацію процесу градуювання одночасно 4-х перетворювачів у діапазоні масових швидкостей і температур повітряного потоку відповідно від 1 до 40кг/м2/сі від 15 до 45Сз відносною похибкою по середній швидкості не більш 1 %.
Запропоновано алгоритм опитування і первинної обробки вимірювальних даних каналів спеціалізованої ІВС градуювання ТТВПШ, інваріантний до рівня пульсацій миттєвої швидкості потоку, що забезпечує підвищення швидкодії градуювання за рахунок скорочення часу вимірювань середньої швидкості потоку в аеродинамічних трубах при заданій достовірності вимірювальних даних.
Сформульовано критерій ефективності спеціалізованої ІВС градуювання ТТВПШ, виділені частинні показники технічної й економічної ефективності і визначені їхні вагові коефіцієнти. Установлено, що за рахунок використання уточненого рівняння градуювальної характеристики ТТВПШ і одночасного градуювання чотирьох перетворювачів у діапазоні масових швидкостей і температур повітряного потоку відповідно від 1 до 40кг/м2/сі від 15 до 45С, підвищена ефективність ІВС градуювання приблизно в 5,9 рази.