本文關(guān)鍵詞：離子遷移型新型氣體流量計的研究

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【摘要】：隨著當今世界科技的飛速發(fā)展,流量計量在各行各業(yè)的生產(chǎn)中有著越來越重要的應(yīng)用,氣體流量測量更是在各類流量計量中占有較大的比重。目前工業(yè)常用的氣體流量計多為傳統(tǒng)流量計,雖然也有新技術(shù)流量計的誕生,但是由于昂貴的價格以及嚴格的使用條件,新技術(shù)流量計始終無法得到廣泛應(yīng)用。因此研究新型氣體流量計是十分迫切且有意義的。針對流量計的發(fā)展現(xiàn)狀,本文對離子遷移應(yīng)用于氣體流量測量進行了研究,提出了一種離子遷移型新型氣體流量計,構(gòu)建了離子遷移型新型氣體流量計系統(tǒng),包括離子源模塊、離子門模塊、TDC時差測量模塊,無線WIFI通信模塊等。并對新型氣體流量計進行流量標定測試與氣體種類鑒別探索,取得了一些初探性的成果,證明了離子遷移型新型氣體流量計的可行性。本文創(chuàng)新性地提出了離子遷移型氣體流量計,該氣體流量計原理不同于任何一種現(xiàn)存的流量計,為未來氣體流量計提供了一種新的原理與發(fā)展方向。本論文的主要工作和創(chuàng)新點如下：1.研究了離子遷移型新型氣體流量計的原理,并運用SIMION軟件對離子遷移現(xiàn)象進行了仿真,結(jié)果表明氣體對離子的運動產(chǎn)生影響使得離子運動產(chǎn)生時間差,說明了離子遷移型新型氣體流量計的可行性,同時,對新型流量計的機械設(shè)計進行了闡述,并具體說明了安裝、絕緣等問題。2.概述了離子遷移型新型氣體流量計的總體硬件結(jié)構(gòu),設(shè)計真空紫外燈作為離子源實現(xiàn)有機物的電離；使用離子網(wǎng)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)離子門功能；運用高精度運算放大器來檢測放大法拉第盤引出的微小電流信號；TDC芯片完成測量兩路信號時差的功能；使用無線WIFI轉(zhuǎn)換模塊使流量計與安卓客戶端軟件進行遠程通信,實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。3.對離子遷移型新型氣體流量計的系統(tǒng)軟件框架及開發(fā)流程進行了設(shè)計,并詳細闡述了高壓電源控制軟件的實現(xiàn)；基于狀態(tài)機的串口通信的實現(xiàn)和TDC測時流程；并首次提出開發(fā)安卓客戶端軟件實現(xiàn)與流量計的遠程通信。4.成功研制了離子遷移型新型氣體流量計的研究型樣機,并對其進行了性能測試實驗,獲得了時間差與氣體流量的關(guān)系,并對氣體種類鑒別功能進行探索分析。實驗結(jié)果表面,離子遷移型新型氣體流量計可以較好的測量氣體流量,并對不同氣體種類有一定的鑒別功能。
【關(guān)鍵詞】：離子遷移 流量計 TDC 時差測量 遠程監(jiān)控
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究背景11
• 1.2 流量計的發(fā)展與現(xiàn)狀11-13
• 1.3 流量計的分類與特點13-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 離子遷移型新型氣體流量計(IMGF)理論研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計17-27
• 2.1 IMGF理論分析17-18
• 2.2 IMGF原理仿真18-23
• 2.2.1 新型流量計仿真模型建立18-19
• 2.2.2 新型流量計初始狀態(tài)設(shè)定19-20
• 2.2.3 新型流量計仿真結(jié)果討論20-23
• 2.3 IMGF的結(jié)構(gòu)設(shè)計23-26
• 2.3.1 IMGF結(jié)構(gòu)設(shè)計24-25
• 2.3.2 絕緣與封裝25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 IMGF硬件設(shè)計與實現(xiàn)27-53
• 3.0 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)27-28
• 3.1 離子源設(shè)計28-32
• 3.1.1 離子源選型28-29
• 3.1.2 真空紫外燈的幾何尺寸和性能參數(shù)29-30
• 3.1.3 真空紫外燈的電離機理30-31
• 3.1.4 VUV燈離子源的設(shè)計31-32
• 3.2 離子門設(shè)計32-37
• 3.2.1 離子門結(jié)構(gòu)設(shè)計32-34
• 3.2.2 離子門驅(qū)動電路34-37
• 3.3 電流信號檢測與放大模塊37-44
• 3.3.1 微弱電流信號放大檢測方案的選擇37-39
• 3.3.2 前級I-V轉(zhuǎn)換電路設(shè)計39-42
• 3.3.3 后級放大電路設(shè)計42-44
• 3.4 TDC-GP21時間差測量模塊44-48
• 3.4.1 TDC-GP21芯片45-46
• 3.4.2 測量模式146-47
• 3.4.3 測量模式247-48
• 3.4.4 TDC-GP21 硬件連接48
• 3.5 串口WIFI模塊48-50
• 3.6 系統(tǒng)硬件控制核心50-51
• 3.6.1 STC12C5A60S2單片機50-51
• 3.6.2 串口通信電路設(shè)計51
• 3.7 本章小結(jié)51-53
• 第4章 IMGF系統(tǒng)軟件設(shè)計53-73
• 4.1 系統(tǒng)軟件總體流程圖53-55
• 4.2 高壓電源控制軟件55-60
• 4.3 基于狀態(tài)機方法的串口通信設(shè)計60-62
• 4.4 TDC-GP21時差測量軟件設(shè)計62-63
• 4.5 安卓遠程監(jiān)控軟件的開發(fā)63-71
• 4.5.1 遠程監(jiān)控平臺選擇63-65
• 4.5.2 安卓平臺的新型流量計遠程監(jiān)控軟件的設(shè)計65-71
• 4.6 本章小結(jié)71-73
• 第5章 IMGF的測試與分析73-85
• 5.1 IMGF流量標定測試實驗73-80
• 5.1.1 實驗裝置與材料73
• 5.1.2 實驗條件與方法73-75
• 5.1.3 實驗結(jié)果與討論75-80
• 5.1.3.1 重復性誤差76-77
• 5.1.3.2 數(shù)據(jù)擬合與相對誤差77-78
• 5.1.3.3 改進工作條件的數(shù)據(jù)擬合與相對誤差78-80
• 5.2 氣體種類鑒別探索80-83
• 5.2.1 實驗條件與方法80-81
• 5.2.2 結(jié)果分析與討論81-83
• 5.3 本章小結(jié)83-85
• 第6章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 工作總結(jié)85
• 6.2 工作展望85-87
• 參考文獻87-91
• 作者簡介91
• 作者在攻讀碩士學位期間的研究成果91

【參考文獻】

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本文編號：612393