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超声传感器与无线网络在松香生产中的设计与应用

作　者: 范筝
导　师: 李江涛
学　校: 昆明理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 超声无线网络含油量检测 ZIGBEE
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 25次
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内容摘要

松香生产过程中,在脂松香澄清阶段对松脂中松节油含量大小的在线检测一直是一个难点,也是整个生产过程中实现自动控制的关键部分。本论文借鉴目前用于检测食品工业的低能量超声传感技术,将其应用于化工领域中,对脂松香松节油含量的检测。以无线传感网络技术实现对检测目标物的数据采集,提出一种对脂松香中松节油含量检测的新思路。本论文的研究内容主要包括以下几个方面：一、松节油含量检测数学模型的建立。通过对比目前检测方法的优劣,分析了在松香生产过程中澄清阶段脂松香混合物的特点,基于这些特点,建立了超声与松节油各种物化参量之间的联系。采用软化点与粘度这两个对松香中松节油含量影响较大且较容易检测的参量为变量,建立声速与松节油物理化学参数的数学模型,验证了超声对松节油检测的可行性,并用MATLAB对数学模型进行了仿真,得到了较为理想的效果。二、超声传感器的设计。在分析超声传感技术原理的基础上,借鉴了食品工业当中超声传感器的设计,完成了基于满足松香生产环境的超声传感器的软硬件设计,并进行了松脂中松节油样液的模拟检测。三、对超声传感器检测的数据进行无线采集及传输。通过对目前比较先进的无线传输技术的分析,选择并设计简便实用的ZigBee无线组网技术作为数据传输的方式,根据目前的ZigBee传输设备,对满足松香生产环境下的ZigBee无线组网设备进行了软硬件设计,达到了预期的数据采集效果。本论文的研究验证了超声传感技术可应用于松香松节油含量的在线检测,并且在目前的数据采集技术中,提出了新的无线网络采集传感技术,将超声检测技术与无线网络采集技术进行了组合,形成新型的超声无线传感网络,从而为松香在线检测这一难点的突破提出了新的看法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪言  8-14
  1.1 课题研究的背景  8-11
    1.1.1 工艺简介  8-9
    1.1.2 传统过程检测方法及设备简介  9-11
  1.2 课题设计简介与发展趋势  11-13
    1.2.1 低能量超声检测技术简介  11-12
    1.2.2 无线网络数据采集技术简介  12-13
  1.3 课题研究目的与设计  13-14
第二章低能量超声检测技术的研究及仿真  14-26
  2.1 低能量超声检测数学新模型的建立  14-20
    2.1.1 低能量超声检测基础  14-16
    2.1.2 低能量超声数学模型理论依据  16-20
  2.2 低能量超声数学模型MATLAB仿真  20-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章低能量超声传感器设计  26-38
  3.1 低能量超声传感器的硬件设计  26-30
    3.1.1 超声换能器驱动电路  27-28
    3.1.2 超声接收驱动电路  28-30
  3.2 低能量超声传感器软件设计  30-37
    3.2.1 超声波发送设计模块  30-32
    3.2.2 运算处理模块  32-33
    3.2.3 输出显示模块  33-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章松香检测无线传感网络的选型与设计  38-51
  4.1 无线通信技术应用  38-39
  4.2 WI-FI、BLUE-TOOTH、ZIGBEE无线传感技术简介  39-41
  4.3 ZIGBEE无线网络技术简介  41-50
    4.3.1 ZigBee协议栈  42-45
    4.3.2 信道分配机制  45-46
    4.3.3 建网机制  46-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章 ZIGBEE网络的软件设计与无线超声传感技术的应用  51-71
  5.1 CC2530芯片  51-52
  5.2 IEEE 802.15.4调制方式  52-53
  5.3 CC2530射频模块设计  53-56
  5.4 Z-STACK编程  56-63
  5.5 低能量超声无线传感网络的应用  63-69
  5.6 本章小结  69-71
第六章总结  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表论文目录  77

超声传感器与无线网络在松香生产中的设计与应用

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