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基于电涡流检测原理的切向涡轮流量计的研究

作　者: 张文
导　师: 张涛
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 切向涡轮流量计 电涡流 MSP430单片机 智能信息处理 非线性修正
分类号: TH814
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


在工业生产、科学实验、能源计量及日常生活等领域中,对微小流量的测量精度要求越来越高。切向涡轮流量计是一种速度式流量计,具有精度高、使用方便、适应性强、数字信号输出等优点。本文基于电涡流技术对切向涡轮流量计信号检测进行了研究,成功研制了一种测量下限低、量程范围宽、重复性好、工作稳定可靠的切向涡轮流量计。克服了传统磁阻原理信号检出器磁芯吸力对叶轮叶片的影响,提高了切向涡轮测量小流量的灵敏度。切向涡轮流量计由切向涡轮流量传感器和流量显示仪表两部分组成,本文首先分析了切向涡轮流量传感器的结构、工作原理和测量特性。其次对涡轮流量计电涡流原理信号检测的工作原理进行了说明,设计了检测电路,包括振荡信号发生电路、检波电路、信号放大电路和脉冲发生电路。然后研究了用于切向涡轮流量传感器的基于MSP430单片机的智能信息处理单元。本文采用模块化程序设计方法,对初始化模块、按键处理模块、脉冲频率计算模块、脉冲输出模块、PWM波输出模块等进行了程序设计。此系统可自动完成瞬时流量、累积流量等的计算,并经液晶屏幕显示;用户可通过磁性笔操作或按键完成仪表系数置入、参数设置、显示内容切换等操作。最后对仪表系数进行了非线性修正,改善了线性度,拓宽了量程比。以MSP430单片机为核心设计了非线性修正电路,编写了非线性修正程序。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 涡轮流量计概述  7-10
    1.1.1 涡轮流量计发展概况  7-8
    1.1.2 涡轮流量计的特点  8-9
    1.1.3 切向式涡轮流量计  9-10
  1.2 电涡流检测技术的发展和现状  10-11
  1.3 单片机在智能仪表中的使用  11-13
  1.4 课题研究的主要内容和创新点  13-14
  1.5 论文组织结构  14-15
第二章 切向涡轮流量传感器的结构及原理  15-23
  2.1 切向涡轮流量传感器的结构  15-18
  2.2 切向涡轮流量传感器的工作原理  18-20
  2.3 切向涡轮流量传感器的仪表系数K  20-21
  2.4 切向涡轮流量传感器的特性分析  21-23
第三章 基于电涡流原理的涡轮信号检测方法研究  23-30
  3.1 电涡流检测基本原理  23-24
  3.2 信号检测总体流程与分析  24-26
    3.2.1 振荡信号发生电路  24-25
    3.2.2 信号检出电路  25-26
  3.3 信号检测电路研究与分析  26-30
    3.3.1 恒频调幅式电路  26-27
    3.3.2 变频调幅式电路  27-28
    3.3.3 调频式电路  28-29
    3.3.4 反馈放大式电路  29-30
第四章 基于电涡流原理的涡轮信号检测电路研究  30-39
  4.1 线圈尺寸研究与分析  30-31
  4.2 振荡信号发生电路研究与设计  31-33
  4.3 检波电路研究与设计  33-36
  4.4 信号放大电路研究与设计  36-37
  4.5 脉冲输出电路研究与设计  37-39
第五章 基于MSP430单片机的智能处理单元的研究  39-56
  5.1 涡轮流量计智能信息处理单元电路研究与设计  39-48
    5.1.1 MSP430单片机简介  39-41
    5.1.2 MSP430F437单片机的特点  41-42
    5.1.3 智能信息处理单元电路设计  42-48
    5.1.4 智能信息处理单元PCB板  48
  5.2 涡轮流量计智能信息处理单元程序研究与设计  48-56
    5.2.1 系统程序整体设计  48-49
    5.2.2 单片机控制程序设计  49-54
    5.2.3 系统程序的综合调试.  54-56
第六章 涡轮流量计特性曲线的非线性修正  56-69
  6.1 非线性修正的必要性  56-57
  6.2 不同非线性修正方法的研究与比较  57-60
    6.2.1 线性插值法  57-58
    6.2.2 样条插值法  58-59
    6.2.3 最小二乘法  59-60
  6.3 非线性修正方案的确定  60-62
  6.4 通过MSP430单片机进行非线性修正  62
  6.5 非线性修正结果  62-69
第七章 总结与展望  69-71
  7.1 总结  69
  7.2 展望  69-71
参考文献  71-73
发表论文和科研情况说明  73-74
致谢  74

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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
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