本文關(guān)鍵詞：智能烏氏粘度儀液位檢測技術(shù)與管理單元設(shè)計研究

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【摘要】：粘度測量作為控制生產(chǎn)流程、保證生產(chǎn)安全、控制與評定產(chǎn)品質(zhì)量、醫(yī)學(xué)診斷及科學(xué)研究的重要手段,在石油、化工、醫(yī)藥、建材和輕工等領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。毛細(xì)管粘度儀作為目前應(yīng)用最為廣泛的粘度測量儀器,其液位檢測技術(shù)與管理單元的性能在很大程度上決定了儀器的測量精度及自動化和智能化程度。針對目前國內(nèi)大部分毛細(xì)管粘度儀仍需手動計時、自動化程度受限,而國外粘度儀售價昂貴的現(xiàn)狀,本課題提出一款基于“雙CPU”架構(gòu)的重力式毛細(xì)管型智能烏氏粘度儀,兩片STM32F407分別作為測試系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)的信息處理核心。本文著重研究智能烏氏粘度儀測試系統(tǒng)中的液位檢測技術(shù)與管理單元設(shè)計。首先,本文介紹粘度測量的背景和意義,為智能烏氏粘度儀提出的必要性提供理論依據(jù)。闡述粘度測量方法的發(fā)展,并著重介紹烏氏粘度儀的發(fā)展,為智能烏氏粘度儀的設(shè)計方法奠定理論基礎(chǔ)。接著介紹本課題的設(shè)計要求,并闡述智能烏氏粘度儀的系統(tǒng)構(gòu)成及其工作機理。其次,針對本設(shè)計中采用的光電液位檢測裝置,本文提出一種基于改進3σ準(zhǔn)則的高精度毛細(xì)管粘度儀液位檢測算法,并細(xì)致的介紹算法的實現(xiàn)方法。對算法的計算量進行分析,并通過仿真和實驗方法對算法的抗噪性進行分析。通過實驗驗證采用該液位檢測算法的智能烏氏粘度儀可以獲得較高精度的粘度測量結(jié)果,測量數(shù)據(jù)具有較好的重復(fù)性。最后介紹基于該算法的液位檢測技術(shù)的軟硬件實現(xiàn)。然后,本文介紹智能烏氏粘度儀管理單元的硬件設(shè)計,給出管理單元的硬件架構(gòu)框圖,設(shè)計管理單元各個模塊電路,包括人機交互模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通信模塊、打印模塊以及電源模塊,介紹管理單元的PCB設(shè)計流程。最后,本文闡述智能烏氏粘度儀管理單元主程序的工作流程,并采用模塊化設(shè)計思想實現(xiàn)對管理單元的軟件設(shè)計,具體包括人機交互模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通信模塊以及打印模塊。實際測試結(jié)果表明,基于本文液位檢測技術(shù)與管理單元設(shè)計的智能烏氏粘度儀的粘度測量重復(fù)性小于0.1%,優(yōu)于GB10247-88中0.35%的要求,人機交互性好,便于用戶使用。
【關(guān)鍵詞】：智能烏氏粘度儀 STM32F407 光電傳感器 改進3σ準(zhǔn)則 液位檢測 管理單元
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH836
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 選題背景和研究意義10-11
• 1.2 粘度基本概念11-12
• 1.3 現(xiàn)有粘度測量方法12-17
• 1.3.1 傳統(tǒng)粘度測量方法13-14
• 1.3.2 粘度測量新方法14-15
• 1.3.3 烏氏粘度儀的發(fā)展15-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 智能烏氏粘度儀的構(gòu)成和工作機理19-24
• 2.1 智能烏氏粘度儀的設(shè)計要求19
• 2.2 智能烏氏粘度儀的系統(tǒng)構(gòu)成19-21
• 2.3 智能烏氏粘度儀的工作機理21-24
• 第3章 基于改進3σ準(zhǔn)則的粘度儀液位檢測新算法24-38
• 3.1 基于光電傳感器的粘度儀液位檢測方法24-27
• 3.1.1 基于光電傳感器的液位檢測原理24-26
• 3.1.2 液位檢測的時間基準(zhǔn)26-27
• 3.2 基于改進3σ準(zhǔn)則的液位檢測算法27-33
• 3.2.1 液位數(shù)據(jù)預(yù)處理27
• 3.2.2 計時區(qū)域起始采樣時刻判定27-29
• 3.2.3 計時點確定29
• 3.2.4 算法的抗噪性研究29-33
• 3.3 與現(xiàn)有算法的計算量對比33
• 3.4 實驗與分析33-35
• 3.5 基于新算法的粘度儀液位檢測技術(shù)實現(xiàn)35-38
• 3.5.1 液位檢測模塊的電路設(shè)計35-36
• 3.5.2 液位檢測模塊的軟件設(shè)計36-38
• 第4章 智能烏氏粘度儀管理單元硬件設(shè)計38-47
• 4.1 智能烏氏粘度儀管理單元硬件架構(gòu)38
• 4.2 人機交互模塊電路設(shè)計38-40
• 4.3 數(shù)據(jù)存儲模塊電路設(shè)計40-41
• 4.4 通信模塊電路設(shè)計41-43
• 4.4.1 溫控系統(tǒng)通信模塊電路設(shè)計42
• 4.4.2 上位機通信模塊電路設(shè)計42-43
• 4.5 打印模塊電路設(shè)計43
• 4.6 電源模塊電路設(shè)計43-45
• 4.7 管理單元PCB設(shè)計45-47
• 第5章 智能烏氏粘度儀管理單元軟件設(shè)計47-64
• 5.1 管理單元主程序設(shè)計47
• 5.2 人機交互模塊軟件設(shè)計47-55
• 5.2.1 人機交互模塊軟件框架47-50
• 5.2.2 人機交互模塊軟件實現(xiàn)50-55
• 5.3 數(shù)據(jù)存儲模塊軟件設(shè)計55-56
• 5.4 通信模塊軟件設(shè)計56-61
• 5.4.1 溫控系統(tǒng)通信模塊軟件設(shè)計56-59
• 5.4.2 上位機通信模塊軟件設(shè)計59-61
• 5.5 打印模塊軟件設(shè)計61-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 致謝71-72
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間主研的科研項目73-74
• 附錄C 智能烏氏粘度儀管理單元原理圖74-75
• 附錄D 智能烏氏粘度儀實驗裝置75-76
• 附錄E 液位檢測算法仿真程序76-80

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本文編號：789003