Автоматизация измерения локальной плотности жидкости на основе гидростатического метода

от

Ю.Е. Шишкин

 Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

E—mail: iurii.e.shishkin@gmail.com

DOI: 10.33075/2220-5861-2023-3-58-67

УДК 681.3    

EDN: https://elibrary.ru/hmljqo                                                                                                                              

Реферат: 

Одной из важнейших задач экологического и промышленного мониторинга является контроль состояния природных вод, включающий возможность оперативного измерения плотности жидкости – одного из ключевых параметров, определяющих ее физические свойства. Точное измерение этого параметра с высоким разрешением по глубине необходимо для обнаружения неоднородностей естественной и антропогенной природы. В статье представлено развитие подхода к измерению плотности жидкости за счет использования комплиментарной пары датчиков гидростатического давления и анализа разности их показаний, который позволил увеличить технологичность конструкции измерительных устройств на его основе и повысить их чувствительность за счет уменьшения диапазона рабочих глубин. Предложенный подход ориентирован на применение в бюджетных и одноразовых измерителях плотности для малых глубин, сохраняя при этом приемлемую точность и высокую скорость измерений по сравнению с классическими методами что критически важно для автоматизации лабораторных измерений и оперативного построения профилей плотности по глубине. В работе представлена конструкция лабораторной установки автоматизированной системы измерения локальной плотности жидкости. Приведены результаты имитационного моделирования, испытаний на лабораторном стенде и вывод рабочих формул для использования в технических системах измерения на базе предлагаемого подхода. Разработанная система позволила автоматизировать построение профиля локальной плотности жидкости по глубине и увеличить скорость проведения точечных измерений по сравнению с классическими лабораторными методами.

Ключевые слова: математическое моделирование, морская среда, локальная плотность жидкости, автоматизация измерений, экспресс анализ.

Для цитирования: Шишкин Ю.Е. Автоматизация измерения локальной плотности жидкости на основе гидростатического метода // Системы контроля окружающей среды. 2023. Вып. 3 (53). C. 58-67. DOI: 10.33075/2220-5861-2023-3-58-67

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Краснодубец Л.А. Многоцелевая информационно-измерительная система для вертикального профилирования океанской среды // Системы контроля окружающей среды. 2021. № 1 (43). С. 54–60.
  2. Федотов Г.А. О точности определения плотности морской воды с помощью новой модификации гидростатического метода // Труды всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». 2016. № 13. С. 205–208.
  3. Акуличев В.А., Буланов В.А. Исследования неоднородностей морской среды методами акустического зондирования // Дальневосточные моря России. Москва, 2007. С. 129–231.
  4. Майоров Е.В., Онищук В.А. Об инерционном способе одновременного измерения массового расхода жидкости и ее плотности // Прикладная физика. 2005. № 6. С. 18–23.
  5. Жиляев О.В. Инерционный способ измерения расхода и плотности среды // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2019. № 1 (85). С. 22–31.
  6. Вакуумный двухкапиллярный пикнометр для прецизионных измерений плотности жидкостей в широкой области температур / А.Б. Батокович, З.А. Кегадуева, В.Г. Горчханов [и др.] // Приборы. 2013. № 11 (161). С. 18–23.
  7. Ермолаев А.Н., Мельничук О.В. Современные средства измерения плотности жидких дисперсных сред // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2017. Т. 13. № 4. С. 92–97.
  8. Применение фильтра Калмана при измерении уровня и плотности жидкости с помощью двух датчиков давления / А.Л. Шестаков, А.С. Семенов, И.Г. Корепанов [и др.] // Измерительная техника. 2007. № 6. С. 45–49.
  9. Шишкин Ю.Е., Скатков А.В. Информационные технологии обнаружения аномалий в мониторинговых наблюдениях: монография. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2019. 368 с. ISBN 978-5-907198-32-6. DOI: 10.33075/978-5-907032-64-4.
  10. Гайский В.А. Измеритель плотности жидкости и его варианты // Патент на изобретение РФ № 2792263; опубл. 21.03.2023, Бюл. № 9.
  11. Гайский В.А. Способ измерения давления жидкости или газа и устройство для его осуществления // Патент на изобретение РФ № 2789106; опубл. 30.01.2023, Бюл. № 4.
  12. Галкин А.С., Лакеев А.И., Пискунов Н.Д. Устройство для измерения уровня и плотности жидкости (варианты) // Патент на изобретение РФ № 2285908; опубл. 20.10.2006, Бюл. № 15.
  13. Федотов Г.А. Новая модификация гидростатического метода определения плотности морской воды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6. № 1. С. 58–65.
  14. Гашенко Ю.В., Астапов В.Н. Аналитический обзор и исследование устройств и методов измерения плотности жидкости // Научное обозрение. Технические науки. 2019. № 6. С. 21–27.
  15. Мамедов У.Г.О. Комбинированное устройство для определения плотности и вязкости нефти на потоке // Датчики и системы. 2009. № 12. С. 7–11.
  16. Гусейнов Т.К., Абдулова Н.А. Однотрубный резонатор с точечными массами для вибрационно-амплитудного плотномера жидкости // Современные технологии в нефтегазовом деле – 2017. сборник трудов международной научно-технической конференции в 2-х томах. 2017. С. 122–125.
  17. Федотов Г.А. О влиянии конфигурации и ориентации системы датчиков давления на точность измерения плотности морской среды гидростатическим методом // Управление в морских системах (УМС-2022). 15-я Мультиконференция по проблемам управления. Материалы конференции. СПб. 2022. С. 110–113.
  18. Краснодубец Л.А., Пеньков М.Н. Компьютерное моделирование гидростатического измерителя плотности морской воды // Системы контроля окружающей среды. 2020. № 1 (39). С. 71–76.
  19. Шишкин Ю.Е., Скатков А.В. Программно-аппаратный модуль поддержки принятия решений о наличии качественных аномальных изменений в выборочных данных на базе информационных метрик / Системы контроля окружающей среды. 2021. № 2 (44). С. 142–151. DOI: 10.33075/2220-5861-2021-2-142-151.
  20. Мера Кульбака в задачах динамической кластеризации наблюдений состояния окружающей среды / А.В. Скатков, А.А. Брюховецкий, Д.В. Моисеев [и др.] // Системы контроля окружающей среды. 2019. № 3 (37). С. 35–38. DOI: 10.33075/2220-5861-2019-3-35-38.

Loading