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电量变送器校准装置中直流测量模块研究

作　者: 史国强
导　师: 袁峰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 直流测量模块过采样平均值滤波校验装置
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

电量变送器校准装置是定期对电量变送器进行计量检定,确保电量变送器质量必不可少的检测仪器。市场需求推动着电量变送器校准装置性能的完善和设计与制造技术的提高。本课题根据黑龙江省计量研究院的要求,依据最新测量理论设计了直流测量模块,其性能已经达到了万分之一的精度,实现了一个集直流电压、直流电流及峰峰值测量于一体,具有数据处理、通讯、显示等功能的单片机测试系统。本文在硬件电路设计中,充分利用贴片器件的优越性能,合理布局,采用模拟部分与数字部分光耦隔离的方法,减少互相影响,提高整体抗干扰能力。选用高性能单片机C8051F120,利用其带有硬件乘法器、运行速度高等优点,设计控制及显示电路,进行数据处理。选用高性能运算放大器及16位模数转换器AD7677完成了带有自动量程转换的数据采集模块的设计。通过分析误差来源,提出了采用过采样及平均值滤波的方法提高测量精度及稳定性。通过软件方法减少了硬件成本,使系统性能得到明显的提高。整个直流测量模块单机调试与联机测试都运行正常,达到性能要求。可以预见,具备优异性能价格比的智能电量变送器校准装置,将给本行业的设计、生产和市场竞争注入巨大的活力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 论文研究内容及关键技术  11-13
    1.3.1 研究内容  11-12
    1.3.2 关键技术  12-13
第2章系统总体方案设计  13-18
  2.1 直流数字仪表的测量原理及电路基本结构  13
  2.2 直流测量模块功能及性能指标  13-14
  2.3 总体方案设计  14-17
    2.3.1 基于AD7677 建构的高精度数据采集系统  16
    2.3.2 基于单片机建构的数据处理系统及显示模块  16-17
  2.4 本章小结  17-18
第3章系统硬件设计  18-36
  3.1 测量电路整体方案  18-19
  3.2 输入信号调理电路  19-23
    3.2.1 直流电压信号处理电路  19
    3.2.2 程控放大和自动量程转换技术  19-23
    3.2.3 电流信号处理电路  23
  3.3 数据采集电路设计  23-26
    3.3.1 AD7677 特性与工作原理  23-25
    3.3.2 AD7677 在系统中的应用  25-26
  3.4 单片机系统  26-33
    3.4.1 时钟电路  27-28
    3.4.2 存储器分配  28-30
    3.4.3 双口RAM  30-31
    3.4.4 串行接口电路  31
    3.4.5 JTAG接口  31-32
    3.4.6 通用I/O接口电路  32-33
  3.5 系统控制和显示的设计  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章系统软件设计  36-45
  4.1 Cygnal单片机开发工具集成开发环境IDE使用说明  36-37
  4.2 主程序设计  37-42
    4.2.1 并行通讯  38-39
    4.2.2 采样测量子程序  39-41
    4.2.3 液晶显示  41-42
  4.3 数据处理  42-44
    4.3.1 过采样技术  42-43
    4.3.2 平均值滤波  43-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章误差处理及数据分析  45-54
  5.1 误差修正  45-47
  5.2 结果分析  47-51
    5.2.1 实验条件与标定方法  47-48
    5.2.2 结果分析  48-51
  5.3 抗干扰设计  51-53
  5.4 本章小节  53-54
结论  54-55
参考文献  55-58
附录  58-59
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  59-60
致谢  60

电量变送器校准装置中直流测量模块研究

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