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基于STM32蒸汽质量流量仪表的研究

作　者: 唐忠华
导　师: 金太东
学　校: 辽宁石油化工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 蒸汽质量流量 STM32 GPRS ZigBee
分类号: TH814.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 72次
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内容摘要


随着国民经济的不断发展，原油能源问题越来越被人们所关注。为了提高油田开采与生产的效益，必需及时地、准确地检测出蒸汽的质量流量，从而来衡量开采原油的效益。蒸汽质量流量是气液两相流检测技术问题，本文针对蒸汽质量流量检测存在困难并结合现场实际需求，设计了该蒸汽质量流量仪表。本论文首先论述了蒸汽质量流量仪表的研究意义和研究目的，以及与本课题研究相关的国内外发展背景和研究现状。其次，研究蒸汽质量流量测量方法，测量模型和V锥流量计，根据蒸汽质量流量检测的难题，提出了双V锥蒸汽质量流量模型并且对模型进行了修正，分析了影响流出系数C的因素。其次，根据课题研究提出了蒸汽质量流量仪表整体设计方案。然后，介绍了仪表各功能硬件电路设计，主要包括：模拟电路的设计、GPRS通信模块设计、ZigBee通信模块设计、液晶显示模块设计等。然后，介绍了仪表的软件设计，主要包括：软件设计总体规划，主程序设计，模拟量采集程序设计、GPRS模块程序设计、ZigBee模块程序设计、液晶显示程序设计和实时时钟程序设计等。此外，介绍蒸汽质量流量仪表测试，主要包括蒸汽质量流量仪表实验数据测试，通讯功能测试和其它测试，并且对蒸汽质量流量仪表的误差进行分析。最后，对课题研究进行了总结。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本课题的研究意义与研究内容  12-13
  1.4 本课题的全文结构安排  13
  1.5 本章小结  13-14
2 蒸汽质量流量的研究  14-28
  2.1 蒸汽质量流量测量方法  14-18
  2.2 蒸汽质量流量测量模型  18-20
  2.3 V 形内锥流量计  20-22
  2.4 双 V 锥蒸汽质量流量模型  22-24
  2.5 模型影响因子C_1~1和C_1~2的确定  24
  2.6 模型修正和影响流出系数 C 的因素  24-27
    2.6.1 模型修正  24-26
    2.6.2 影响流出系数 C 的因素  26-27
  2.7 本章小结  27-28
3 蒸汽质量流量仪表总体设计方案  28-32
  3.1 仪表功能性需求  28
  3.2 仪表非功能性需求  28
  3.3 蒸汽质量流量仪表指标  28-29
  3.4 仪表开发工具和开发方法  29
  3.5 蒸汽质量流量仪表的结构设计  29
  3.6 本章小结  29-32
4 硬件电路设计  32-54
  4.1 STM32 系统设计  32-35
    4.1.1 STM32 最小系统设计  32-33
    4.1.2 调试接口电路设计  33-35
  4.2 模拟电路的设计  35-38
    4.2.1 温度采集电路设计  37-38
    4.2.2 压力和差压接口电路设计  38
  4.3 GPRS 通信模块设计  38-41
    4.3.1 MC35i GPRS 模块的特点  39
    4.3.2 基于 MC35i 通信单元硬件设计  39-41
  4.4 ZigBee 通信模块设计  41-42
  4.5 液晶显示模块设计  42-44
  4.6 RS-485 通信模块设计  44-49
    4.6.1 RS-485 接口电路设计  44-46
    4.6.2 MODBUS 通信协议  46-49
  4.7 实时时钟功能设计  49-50
  4.8 蒸汽质量流量仪表可靠性设计  50-52
    4.8.1 接地技术  50-51
    4.8.2 稳压电源及去藕电容  51
    4.8.3 PCB 制作技术  51-52
  4.9 本章小结  52-54
5 蒸汽质量流量仪表的软件设计  54-68
  5.1 Keil MDK  54-55
  5.2 仪表软件整体结构  55-58
    5.2.1 蒸汽质量流量仪表初始化  55-57
    5.2.2 仪表主程序设计  57-58
  5.3 定时器中断服务程序设计  58
  5.4 模拟量采集程序设计  58-59
  5.5 MC35i GPRS 模块软件设计  59-60
  5.6 ZigBee 模块程序设计  60-62
  5.7 液晶驱动设计  62-64
  5.8 RS-485 通讯程序设计  64-66
  5.9 实时时钟程序设计  66-67
  5.10 本章小结  67-68
6 蒸汽质量流量仪表测试和误差分析  68-70
  6.1 仪表测试  68-69
    6.1.1 仪表实验数据测试  68
    6.1.2 仪表通讯功能测试  68-69
    6.1.3 仪表其它测试  69
  6.2 误差分析  69
  6.3 本章小结  69-70
7 总结  70-72
参考文献  72-76
附录  76-80
  附录 1 仪表的电路原理图  76-77
  附录 2 仪表的 PCB 图  77-78
  附录 3 仪表的电路板图  78-79
  附录 4 仪表的测试图  79-80
致谢  80-82
攻读学位期间发表的学术论文目录  82

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 流量测量仪表 > 质量流量计
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