本文關(guān)鍵詞：具有無線功能的初晶溫度實時檢測儀的設(shè)計與研究

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【摘要】：初晶溫度是電解鋁生產(chǎn)過程中重要的生產(chǎn)工藝參數(shù)之一,精確的測量初晶溫度,可以有效地控制電解溫度。合適的電解溫度,可以避免因電解槽溫度過高而造成能源浪費(fèi)、生產(chǎn)成本提高。傳統(tǒng)獲取初晶溫度的化學(xué)分析方法存在著周期較長、實時性差等弊端,不能實時反映生產(chǎn)狀況。目前,業(yè)界也出現(xiàn)了初晶溫度檢測設(shè)備,大多是離線測量方式,這種測量方式的設(shè)備同樣存在著不能實時反映鋁電解生產(chǎn)狀況的弊端。為了實時準(zhǔn)確掌握鋁電解生產(chǎn)狀況,鋁電解企業(yè)迫切需要在線式初晶溫度檢測設(shè)備。 本文介紹了初晶溫度實時檢測儀的設(shè)計原理、系統(tǒng)構(gòu)架、軟硬件設(shè)計以及提高系統(tǒng)精度的新算法。通過分析熱電偶測溫原理、常見熱電偶的特性,結(jié)合測量初晶溫度對模數(shù)轉(zhuǎn)換精度、頻率的要求以及人機(jī)交互需求,課題利用計算機(jī)和嵌入式技術(shù)設(shè)計了一套初晶溫度檢測儀系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)Linux驅(qū)動程序標(biāo)準(zhǔn)編寫了設(shè)備驅(qū)動程序,并通過Linux系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)接口為上層應(yīng)用程序提供接口。 為了精確采集到微弱的熱電偶傳感器信號,電路通過調(diào)理電路、前端放大電路、高階濾波電路等對微弱信號進(jìn)行了處理,使得信號能夠被模數(shù)轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確的采集到。但由于電路和熱電偶本身特性,電壓信號和溫度信號之間并非完全成線性關(guān)系。為了解決電壓-溫度轉(zhuǎn)換時存在的非線性問題,提出了新的校準(zhǔn)算法。通過實際測試驗證了該校準(zhǔn)算法對提高系統(tǒng)測量精度的有效性。
【關(guān)鍵詞】：初晶溫度檢測 設(shè)備驅(qū)動 校準(zhǔn)算法 便攜式 低功耗
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ133.1;TH811
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-9
• 1.1 課題背景與意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀8
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀8
• 1.2.3 本課題前期研究狀況8-9
• 1.3 本文的研究內(nèi)容9
• 2 檢測儀相關(guān)技術(shù)理論介紹及方案選擇9-16
• 2.1 嵌入式LINUX設(shè)備驅(qū)動9-14
• 2.1.1 Linux設(shè)備驅(qū)動與軟硬件關(guān)系9-10
• 2.1.2 Linux設(shè)備驅(qū)動模型10-11
• 2.1.3 Linux設(shè)備模型的兩個層次11-14
• 2.2 處理器選擇14-15
• 2.3 短距離無線技術(shù)方案選擇15-16
• 2.3.1 低功率RF芯片15-16
• 3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計16-20
• 3.1 鋁電解質(zhì)初晶溫度測量原理16-18
• 3.1.1 熱電效應(yīng)16
• 3.1.2 接觸電勢16-17
• 3.1.3 溫差效應(yīng)17-18
• 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計要求18-19
• 3.3 鋁電解質(zhì)初晶溫度檢測儀系統(tǒng)組成19-20
• 4 檢測儀硬件平臺設(shè)計實現(xiàn)與分析20-27
• 4.1 AD采集電路設(shè)計實現(xiàn)與分析20-23
• 4.1.1 一級放大電路及熱電偶切換電路20-21
• 4.1.2 二級放大電路及AD采集電路21-23
• 4.2 無線測溫取樣器硬件設(shè)計23-24
• 4.3 USB電路設(shè)計24-25
• 4.4 電源管理設(shè)計25-27
• 5 驅(qū)動軟件設(shè)計與實現(xiàn)27-33
• 5.1 AD驅(qū)動軟件設(shè)計27-31
• 5.1.1 SPI協(xié)議27-28
• 5.1.2 Linux中SPI驅(qū)動框架分析28-31
• 5.1.3 AD驅(qū)動軟件實現(xiàn)31
• 5.2 室溫檢測傳感器驅(qū)動程序設(shè)計31-33
• 5.2.1 室溫傳感器介紹31-32
• 5.2.2 單總線驅(qū)動程序設(shè)計32-33
• 6 測試結(jié)果分析及改進(jìn)33-45
• 6.1 測試校準(zhǔn)方案設(shè)計33-39
• 6.1.1 課題前期校準(zhǔn)方案33-35
• 6.1.2 校準(zhǔn)方案設(shè)計35-39
• 6.2 實驗環(huán)境下的測試39-43
• 6.2.1 實驗環(huán)境搭建39-40
• 6.2.2 檢測儀精度測試結(jié)果與分析40-43
• 6.3 系統(tǒng)整體細(xì)節(jié)優(yōu)化43-45
• 6.3.1 優(yōu)化系統(tǒng)啟動時間43-44
• 6.3.2 減小內(nèi)核的大小44-45
• 7 總結(jié)與展望45-46
• 參考文獻(xiàn)46-49
• 在學(xué)研究成果49-50
• 致謝50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：605689