本文關(guān)鍵詞：基于介電常數(shù)的電容式油品傳感器設(shè)計(jì)

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【摘要】：潤滑油具有潤滑、冷卻等作用,被廣泛應(yīng)用于車輛等多種大型機(jī)械設(shè)備中,其質(zhì)量的好壞直接影響到所作用設(shè)備的性能及使用壽命。因此,非常有必要開發(fā)一個(gè)油品實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)隨時(shí)了解潤滑油的使用狀況,以判斷其質(zhì)量是否合格,若不合格應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換。本文分析了目前國內(nèi)外的油品測量技術(shù),設(shè)計(jì)了帶CAN總線的油品實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。首先,針對圓筒式電容傳感器的設(shè)計(jì)要求,分析并選擇了合適的探頭電極材料及絕緣材料,以邊緣效應(yīng)為關(guān)鍵點(diǎn)采用理論分析以及ANSYS磁場仿真兩種手段確定了探頭的結(jié)構(gòu)尺寸。然后分析比較了幾種常用的電容檢測電路,最終選擇了基于CDC技術(shù)的集成芯片AD7745作為電容采集模塊的核心部件。硬件電路模塊選擇增強(qiáng)型51單片機(jī)STC12C2052作為控制芯片,設(shè)計(jì)了基于AD7745的電容采集轉(zhuǎn)換電路和CAN通訊電路。接下來在硬件電路的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了12C通訊、SPI通訊、CAN通訊以及LabVIEW界面的軟件編程。最后制備了電容傳感器以及標(biāo)準(zhǔn)油液,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,對傳感器做了標(biāo)定,并對整個(gè)測試系統(tǒng)做了綜合實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對油液介電常數(shù)和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測,且介電常數(shù)的測量范圍為1-6。
【關(guān)鍵詞】：潤滑油 介電常數(shù) 圓筒式電容傳感器 邊緣效應(yīng) LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212;TH117.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題研究的背景和意義8-9
• 1.1.1 潤滑油的作用8
• 1.1.2 劣質(zhì)潤滑油的影響8-9
• 1.1.3 潤滑油更換意義及標(biāo)準(zhǔn)9
• 1.2 潤滑油檢測技術(shù)及研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 現(xiàn)有潤滑油檢測方法10-11
• 1.2.2 國內(nèi)外油質(zhì)傳感器研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究內(nèi)容12-14
• 2 基于介電常數(shù)法的電容傳感器設(shè)計(jì)原理及分析14-27
• 2.1 介電常數(shù)法的理論基礎(chǔ)14-17
• 2.1.1 介電常數(shù)概述14-15
• 2.1.2 電介質(zhì)的極化15
• 2.1.3 影響潤滑油介電常數(shù)的因素15-16
• 2.1.4 電容傳感器的特點(diǎn)16
• 2.1.5 電容傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)16-17
• 2.2 變介電常數(shù)型電容傳感器的原理分析17-20
• 2.2.1 圓筒式介電常數(shù)型電容傳感器原理分析17-19
• 2.2.2 復(fù)雜電容器的電容計(jì)算方法19-20
• 2.3 電容式傳感器的等效電路20-21
• 2.4 電容傳感器測量電路介紹及分析21-23
• 2.5 溫度對電容的影響23-24
• 2.5.1 溫度對傳感器幾何尺寸的影響23-24
• 2.5.2 溫度對介電常數(shù)的影響24
• 2.6 測試系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)24-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 3 電容傳感器探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-37
• 3.1 傳感器探頭材料的選取27
• 3.1.1 傳感器電極材料的選取27
• 3.1.2 傳感器絕緣材料的選取27
• 3.2 傳感器探頭結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)27-34
• 3.2.1 邊緣效應(yīng)28-31
• 3.2.2 極板厚度對電容傳感器邊緣效應(yīng)影響的仿真分析31-32
• 3.2.3 極板間距對電容傳感器邊緣效應(yīng)的影響及仿真32-33
• 3.2.4 外極板上小孔半徑對邊緣效應(yīng)的影響33
• 3.2.5 傳感器探頭尺寸確定33-34
• 3.3 傳感器探頭的裝配34-36
• 3.3.1 裝配偏差對傳感器輸出的影響34-35
• 3.3.2 探頭裝配方法35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 系統(tǒng)硬件電路分析與設(shè)計(jì)37-48
• 4.1 硬件電路總體方案設(shè)計(jì)37
• 4.2 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.3 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)38-41
• 4.3.1 AD7745簡介38-39
• 4.3.2 AD7745測量原理39-41
• 4.3.3 AD7745擴(kuò)容設(shè)計(jì)41
• 4.4 CAN通訊電路設(shè)計(jì)41-44
• 4.4.1 CAN控制器的選擇42-43
• 4.4.2 CAN收發(fā)器的選擇43
• 4.4.3 CAN通訊的硬件電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.5 電源電路設(shè)計(jì)44
• 4.6 電磁兼容性設(shè)計(jì)44-45
• 4.6.1 去耦技術(shù)44-45
• 4.6.2 抑制浪涌45
• 4.7 硬件電路板設(shè)計(jì)45-46
• 4.8 硬件電路板測試46
• 4.8.1 硬件測試過程46
• 4.8.2 硬件電路板實(shí)物圖46
• 4.9 本章小結(jié)46-48
• 5 系統(tǒng)軟件分析與設(shè)計(jì)48-59
• 5.1 軟件總體設(shè)計(jì)分析48
• 5.2 AD7745與單片機(jī)通訊軟件設(shè)計(jì)48-52
• 5.2.1 I~2C通訊軟件設(shè)計(jì)49-51
• 5.2.2 AD7745主要內(nèi)部寄存器介紹及設(shè)置51-52
• 5.3 SPI通訊軟件設(shè)計(jì)52-53
• 5.4 CAN通訊軟件設(shè)計(jì)53-57
• 5.4.1 MCP2515初始化54-55
• 5.4.2 報(bào)文發(fā)送軟件設(shè)計(jì)55-57
• 5.5 LabVIEW上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)57-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 6 傳感器測試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及分析59-64
• 6.1 傳感器制備59
• 6.2 傳感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)59-62
• 6.2.1 標(biāo)定用具59-60
• 6.2.2 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建60
• 6.2.3 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-62
• 6.3 綜合測試實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析62-63
• 6.4 本章小結(jié)63-64
• 7 總結(jié)與展望64-66
• 7.1 論文總結(jié)64-65
• 7.2 后期展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄71

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：861207