本文關(guān)鍵詞：基于熱消散法測量氣體微小流量方法的研究

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【摘要】：本文采用了基于熱傳導(dǎo)定律基本原理設(shè)計了恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計。傳統(tǒng)的儀表采用容積計量的方式容易受到環(huán)境因素影響,并且對小流量的測量不能準(zhǔn)確測出,嚴(yán)重影響流量計測量的精度。因此本課題的研究主要是針對氣體的小流量質(zhì)量測量研制了一種新型的熱式質(zhì)量流量計。熱式質(zhì)量流量計是基于傳熱原理檢測流體質(zhì)量流量的儀表,即根據(jù)流動中的流體與熱源之間熱量交換關(guān)系來直接測量流體質(zhì)量流量的儀表。本文還詳細(xì)的介紹了對這種熱式流量計的設(shè)計過程。本課題所設(shè)計的基于熱消散法恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計,采用鉑電阻Pt20和Pt100作為流量傳感器的測量元件,保障流量傳感器Pt20和Pt100的之間的溫差為80℃。按照流量傳感器的特點(diǎn),研究設(shè)計熱式質(zhì)量流量計的硬件測量與控制電路。根據(jù)工業(yè)儀器儀表對質(zhì)量流量的測量要求,盡量簡化硬件電路設(shè)計,選用質(zhì)量好性價比高的元器件,減少系統(tǒng)的整體誤差,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。本課題所設(shè)計的熱式質(zhì)量流量計選用C8051F410單片機(jī)作為控制器。設(shè)計了主控單片機(jī)的軟件和流量計與計算機(jī)之間的通信協(xié)議,根據(jù)設(shè)定好的介質(zhì)、管道直徑等參數(shù),按照實(shí)際需要,將系統(tǒng)測量的實(shí)時數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和傳輸。然后通過上位機(jī)軟件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。最后,將設(shè)計完成的熱式質(zhì)量流量計經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)流量發(fā)生裝置,確定熱式氣體質(zhì)量流量計的質(zhì)量流量與輸出電壓信號之間的函數(shù)關(guān)系。為了更好的獲取精確的流量數(shù)據(jù)達(dá)到工業(yè)測量要求,通過曲線擬合的算法,得出公式作為單片機(jī)系統(tǒng)的瞬時流量表達(dá)式,獲得被測氣體的流量數(shù)據(jù)。熱式氣體質(zhì)量流量計與計算機(jī)相連接通過RS-485通訊接口,實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)和熱式氣體質(zhì)量流量計的通訊,并且各種實(shí)時參數(shù)也能進(jìn)行設(shè)定和讀取,保證流量計的測量精度。熱式質(zhì)量流量計的測量量程可以按照要求設(shè)置,在滿量程范圍內(nèi)輸出4mA至20mA電流,實(shí)現(xiàn)流量的準(zhǔn)確控制。
【關(guān)鍵詞】：流量計 質(zhì)量流量 熱消散 單片機(jī) 恒溫差式
【學(xué)位授予單位】：齊齊哈爾大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 流量的基本知識11
• 1.3 層流狀態(tài)與湍流狀態(tài)11-13
• 1.4 氣體流量測量方法簡介13-15
• 1.4.1 差壓法13
• 1.4.2 浮子法13-14
• 1.4.3 容積法14
• 1.4.4 渦輪法14
• 1.4.5 渦街法14-15
• 1.4.6 科里奧利法15
• 1.4.7 熱量傳遞（消散）法15
• 1.5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.6 氣體流量測量存在的問題16-17
• 1.7 本文的主要工作17-18
• 2 熱式氣體質(zhì)量流量測量技術(shù)的介紹18-28
• 2.1 熱式氣體質(zhì)量流量計的簡介18-19
• 2.1.1 熱式質(zhì)量流量計的分類18
• 2.1.2 熱式氣體質(zhì)量流量計的優(yōu)缺點(diǎn)18-19
• 2.2 熱式氣體質(zhì)量流量計的系統(tǒng)原理19-20
• 2.3 熱式氣體質(zhì)量流量計的測量方法20-23
• 2.3.1 測量方法的介紹20-21
• 2.3.2 測量方法的選擇21-23
• 2.4 傳感器的選擇23-25
• 2.5 系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃25-27
• 2.5.1 總體設(shè)計規(guī)劃25-26
• 2.5.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計規(guī)劃26-27
• 2.5.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計規(guī)劃27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 熱式氣體質(zhì)量流量計的硬件設(shè)計28-39
• 3.1 硬件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)28
• 3.2 微控制器的選擇28-32
• 3.3 系統(tǒng)電源的設(shè)計32-34
• 3.4 流量信號轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計34
• 3.5 A/D電路的設(shè)計34-35
• 3.6 D/A電路的設(shè)計35-36
• 3.7 液晶顯示電路的設(shè)計36-37
• 3.8 通訊接口的設(shè)計37
• 3.9 印刷電路板的設(shè)計37-38
• 3.10 本章小結(jié)38-39
• 4 熱式氣體質(zhì)量流量計的軟件設(shè)計39-47
• 4.1 系統(tǒng)的通信協(xié)議39-41
• 4.2 C8051F410單片機(jī)的軟件設(shè)計41-44
• 4.4 上位機(jī)軟件的設(shè)計44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5 實(shí)驗(yàn)研究與系統(tǒng)測試47-52
• 5.1 標(biāo)準(zhǔn)流量測定系統(tǒng)47-48
• 5.2 曲線擬合48-50
• 5.3 測試結(jié)果50-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-54
• 附錄A 系統(tǒng)總體電路圖54-55
• 附錄B 系統(tǒng)主程序55-58
• 附錄C 系統(tǒng)通信協(xié)議58-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況66-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72

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