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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
下 载: 16次
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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。

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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