ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ 

Гудков Кирилл Владимирович, кандидат технических наук, доцент, кафедра информационных технологий и систем, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова / ул. Гагарина, 1а/11), E-mail: gudkovk.pgta@gmail.com
Пискаев Кирилл Юрьевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра информационных технологий и систем, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова / ул. Гагарина, 1а/11), E-mail: PiskaevK@gmail.com
Тюрин Михаил Владимирович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10), E-mail: info@niifi.ru
Ярославцева Дарья Александровна, аспирант, инженер-конструктор, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10), E-mail: levik_92@mail.ru 

681.518.52 

DOI

10.21685/2307-5538-2019-2-8 

Актуальность и цели. Показана целесообразность применения имитационного моделирования на стадии проектирования информационно-измерительной системы контроля расхода жидкостей. Цель работы: наглядно представить примененные методы модельно-ориентированного проектирования, включающие в себя имитационное моделирование механической, электронной и вычислительной частей информационно-измерительной системы контроля расхода жидкостей.
Материалы и методы. В качестве среды имитационного моделирования выбрано программное обеспечение Matlab/ Simulink.
Результаты. В работе представлены имитационные модели прямотрубного кориолисового расходомера, построенные в среде имитационного моделирования Matlab/Simulink. Выполнено моделирование работы расходомера при различных условиях протекания жидкой среды, а также проведена имитация внешних вибрационных воздействий как на сам расходомер, так и на элементы трубопровода. На основании полученных экспериментальных данных подобраны характеристики системы обработки данных. Рассмотрена проблематика влияния внешних воздействий и способов их устранения. Показаны процессы динамического изменения физических свойств тел, связанных с их молекулярной структурой, а также рассмотрены технические и технологические процессы, способные внести изменения в точностные параметры измерительного прибора вследствие разброса параметров элементов конструкции.
Выводы. Исследования имитационных моделей позволили определить технические ограничения, которые могут значительно снизить точность работы информационно-измерительной системы контроля расхода жидкостей на месте ее эксплуатации. 

Ключевые слова

информационно-измерительная система контроля расхода жидкостей, модуль сбора данных, имитационное моделирование, кориолисов расходомер, элементы модельно-ориентированного проектирования 

 Скачать статью в формате PDF

1. Schweiger, R. Methods for calibration of a mass flowmeter for supercritical helium, Advances / R. Schweiger, A. Singer, I. Kühn, K. Johst // Cryogenic Engineering. – 1991. – № 37. – P. 147–154.
2. Yang, W. Q. Role of tomography in gas/solids flow measurement / W. Q. Yang, S. Liu // Flow Measurement & Instrumentation. – 2000. – № 11 (3). – P. 237–244.
3. Xu, K. A signal processing method for Coriolis mass flowmeter based on time-varying signal model and lattice notch filter / K. Xu, W. Ni, Z. Chen // Chinese Journal of Scientific Instrument. – 2006. – № 27 (2). – P. 596–601.
4. Ni, W. A signal processing method for Coriolis flowmeter based on time-varying signal model and normalized lattice notch filter / W. Ni, K. Xu // Acta Metrologica Sinica. – 2007. – № 28 (3). – P. 243–247.
5. Tu, Y. Frequency tracking method and simulation for Coriolis Mass Flowmeter based on new adaptive notch filter / Y. Tu, F. Su, T. Shen, H. Zhang // Journal of Chongqing University. – 2011. – № 34 (10). – P. 147–152.
6. Svete, A. Theoretical and experimental investigations of flow pulsation effects in Coriolis mass flowmeters / A. Svete, J. Kutin, G. Bobovnik, I. Bajsić // Journal of Sound and Vibration. – 2015. – № 352. – P. 30–45.
7. Development of Coriolis mass flowmeter with digital drive and signal processing technology / Q. Hou, K. Xu, M. Fang, C. Liu, W. Xiong // ISA Transactions. – 2013. – № 52 (5). – P. 692–700.
8. Yang, H. Phase difference measuring method based on SVD and Hilbert transform for Coriolis mass flowmeter. Chinese / H. Yang, Y. Tu, H. Zhang, P. Yi // Journal of Scientific Instrument. – 2012. – № 33 (9). – P. 2101–2107.
9. Signal processing for Coriolis mass flowmeter based on Hilbert transform / W. Liu, L. Zhao, K. Wang, Z. Feng, Q. Long // Acta Metrologica Sinica. – 2013. – № 34 (5). – P. 446–451.
10. So, H. C. A comparative study of two discrete-time phase delay estimators / H. C. So // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2005. – № 54 (6). – P. 2501–2504.
11. Shanmugavalli, M. Smart Coriolis mass flowmeter / M. Shanmugavalli, M. Umapathy, G. Uma // Measurement. – 2010. – № 43 (4). – P. 549–555.
12. Yang, H. A frequency tracking method based on improved adaptive notch filter for coriolis mass flowmeter / H. Yang, Y. Tu, H. Zhang // Applied Mechanics and Materials. – 2012. – № 128–129. – P. 450–456.
13. Xu, K.-J. A lattice notch filter based signal processing method for coriolis mass flowmeter / K.-J. Xu, W. Ni // Acta Metrologica Sinica. – 2005. – № 26 (1). – P. 49–52.
14. Vucijak, N. M. A simple algorithm for the estimation of phase difference between two sinusoidal voltages / N. M. Vucijak, L. V. Saranovac // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2010. – № 59 (12). – P. 3152–3158.
15. Hall, R. Measuring mass flow and density with Coriolis meters / R. Hall // InTech. – 1990. – № 37 (4). – P. 45–46.
16. Sharma, S. C. Performance evaluation of an indigenously designed copper (U) tube Coriolis mass flow sensors / S. C. Sharma, P. P. Patil, M. A. Vasudev, S. C. Jain // Measurement. – 2010. – № 43 (9). – P. 1165–1172.
17. Imitation modelling for the subsystem of identification and structuring data of signal sensors / M. Yu. Mikheev, T. V. Zhashkova, E. N. Meshcheryakova, K. V. Gudkov, A. K. Grishko // Proceedings of 2016 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS. – 2016. – 7807748.
18. Гудков, К. В. Способ автоматической поверки кориолисовых расходомеров на месте их эксплуатации / К. В. Гудков, М. Ю. Михеев, В. А. Юрманов, Н. К. Юрков // Измерительная техника. – 2012. – № 2. – С. 29–32.
19. Александров, В. С. Макроскопические флуктуации плотности воды / В. С. Александров, Л. А. Баденко, В. С. Снегов // Измерительная техника. – 2004. – № 3. – С. 54–56.
20. Хомяков, Г. Д. Государственный первичный эталон единицы массового расхода жидкости / Г. Д. Хомяков, А. Г. Сафин, Н. В. Комиссаров // Измерительная техника. – 2003. – № 10. – С. 3–6.
21. Дмитриев, А. Л. Влияние температуры тела на его вес / А. Л. Дмитриев, Е. М. Никущенко, В. С. Снегов // Измерительная техника. – 2003. – № 2. – С. 8–11.
22. Pereira, M. Flow meters: Part 1 / M. Pereira // IEEE Instrumentation and Measurement Magazine. – 2009. – № 12 (1). – P. 18–26.
23. Михеев, М. Ю. Системы поверки кориолисовых расходомеров / М. Ю. Михеев, К. В. Гудков, В. А. Юрманов, Н. К. Юрков // Измерительная техника. – 2012. – № 8. – С. 51–54.
24. Патент 2380660 РФ, МПК G01F 25/00, G01F 1/84. Способ повышения точности проверки расходомера / Михеев М. Ю., Юрманов В. А, Гудков К. В., Куц А. В., Володин К. И. ; заявитель и патентообладатель Пенз. гос. техн. акад. – № 2007129984/28 ; заявл. 06.08.2007 ; опубл. 27.01.2010, Бюл. № 3. – 18 с.