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油中微量水分和温度变送器的设计及研究
作 者: 高阳
导 师: 常天海; 施建雄
学 校: 华南理工大学
专 业: 集成电路工程
关键词: 油中水分 在线监测 变送器 STM32F373C8T6 饱和盐溶液校准
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
工业生产中使用的变压器油、润滑油、液压油等矿物质油易受污染,影响其品质和性能。在油品所有的污染物中,水分是除固体颗粒物以外最有害的。水分的存在是导致设备故障的主要原因,过量的水汽污染会导致油品降解、加剧设备的腐蚀和磨损。因此水分是工业油品常规检测项目之一,无论是使用前还是使用过程中,对油品中水分含量进行精确在线监测都显得尤为重要。本设计是基于目前国内品牌的油中水分变送器市场空白现状,围绕替代国外产品进口的目标,采用ST公司最新推出的基于ARM Cortex M4内核的STM32F3系列32位微控制器,设计了一款用于在线测量油中水分的变送器。该变送器直接测量油中水的活性和温度,结合油中特定的参数可以计算不同油品的水分含量。本研究主要完成了硬件电路的设计和调试;在ARM集成开发环境KEIL MDK-ARM下采用C语言完成了应用程序的编写;配制不同相对湿度的饱和盐溶液对测量结果进行校准;用VB编写的上位机软件实时采集测试数据,而采集的数据也可以导出为Excel文档格式以便分析。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 第一章 绪论 10-21 1.1 选题背景及意义 10-13 1.1.1 选题背景 10 1.1.2 选题意义 10-13 1.2 油中微水测量国内外现状 13-18 1.2.1 国内外测量方法概述 13-16 1.2.2 国内外产品现状 16-18 1.3 ARM Cortex系列处理器简介 18-19 1.3.1 Cortex系列处理器简介 18 1.3.2 STM32F3系列微控制器简介 18-19 1.4 论文的主要研究内容与组织架构 19-20 1.4.1 论文的主要研究内容 19-20 1.4.2 论文的组织架构 20 1.5 本章小结 20-21 第二章 油中微水测量的理论基础 21-34 2.1 水活性理论 21-27 2.1.1 油中水活性概念 21-25 2.1.2 水活性测量的意义 25-27 2.1.3 水活性的测量方法 27 2.2 相对湿度测量 27-31 2.2.1 高分子湿敏电容的工作原理 27-28 2.2.2 相对湿度的频率测量法 28-30 2.2.3 湿度的温度补偿 30-31 2.3 绝对水分含量的计算 31-33 2.3.1 绝对水分含量计算 31-32 2.3.2 油品水溶解度系数的标定 32-33 2.4 本章小结 33-34 第三章 整体设计分析 34-44 3.1 整体设计简述 34 3.2 设计方案 34-43 3.2.1 壳体设计 34-36 3.2.2 主要器件选型 36-37 3.2.3 测量方法 37-39 3.2.4 通信可靠性 39-40 3.2.5 长期稳定性 40-41 3.2.6 EMI/EMC设计 41-43 3.3 技术参数 43 3.4 本章小结 43-44 第四章 硬件设计 44-57 4.1 硬件设计概述 44 4.2 各模块设计 44-56 4.2.1 电源模块 44-46 4.2.2 STM32F373C8T6最小系统 46-47 4.2.3 温度测量模块 47-51 4.2.4 湿度测量模块 51-52 4.2.5 EEPROM存储模块 52-53 4.2.6 通信模块 53 4.2.7 电流输出模块 53-56 4.3 本章小结 56-57 第五章 软件设计 57-67 5.1 软件设计概述 57 5.2 变送器软件设计 57-65 5.2.1 软件开发环境 57-58 5.2.2 变送器软件流程图 58-59 5.2.3 软件模块设计 59-65 5.3 上位机软件设计 65-66 5.3.1 软件设计工具 65 5.3.2 软件介绍 65-66 5.4 本章小结 66-67 第六章 变送器校准及测试 67-75 6.1 校准的意义 67 6.2 温度校准 67-68 6.3 相对湿度校准 68-71 6.3.1 饱和盐溶液标准相对湿度值 69-70 6.3.2 相对湿度校准过程 70-71 6.4 校准结果测试 71-72 6.5 测试及结果分析 72-73 6.6 本章小结 73-75 第七章 总结与展望 75-77 7.1 总结 75-76 7.2 展望 76-77 参考文献 77-82 附录 82-83 攻读硕士学位期间取得的研究成果 83-84 致谢 84-85 附件 85
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
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