本文關(guān)鍵詞：電容式水膜厚度測量傳感器的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：水膜厚度是研究與分析降膜蒸發(fā)裝置換熱能力以及表征水膜表面波動狀態(tài)的重要性能指標。隨著降膜蒸發(fā)換熱理論的深入研究,水膜厚度通常達到微米級。因此對于水膜厚度的檢測方法要具有高精度并且要滿足檢測裝置的動態(tài)響應頻率高的要求。所以迫切需要研制一種能夠?qū)崿F(xiàn)水膜厚度高精度檢測的傳感器來解決此工程問題。本課題通過對現(xiàn)有水膜膜厚不同測量方法的比較,基于靜電場理論建立了電容式水膜厚度測量傳感器的工作數(shù)學模型。研究并設計出了用于水膜膜厚測量的涂敷介質(zhì)隔離層復合結(jié)構(gòu)電容式傳感器,添加了一層聚四氟乙烯涂層介質(zhì)將水膜與傳感器探頭隔離,防止水霧濺射對傳感器測量精度的影響。傳感器將水膜厚度的變化轉(zhuǎn)換為電容信號輸出；設計了傳感器輸出電容信號非電量轉(zhuǎn)換電路,將電容信號轉(zhuǎn)換成易于采集和顯示的電壓信號,設計的硬件電路實現(xiàn)了PF級電容信號的高精度檢測。本課題通過LabVIEW軟件開發(fā)了上位機水膜膜厚測量顯示平臺,通過A/D采集卡對非電量轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號進行高速采集上傳至上位機,經(jīng)過軟件數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成相對應的水膜厚度值并進行顯示；同時生成了可以移植的用戶應用程序,方便對工業(yè)換熱設備的在線測量。本課題通過電容式水膜厚度測量傳感器靜態(tài)標定實驗,對傳感器的線性度、靈敏度性能指標進行了數(shù)據(jù)分析與評價；將電容傳感器在降膜蒸發(fā)裝置進行了實驗測試,對引起傳感器測量誤差的各種因素進行了分析,提出了相應的解決措施。
【關(guān)鍵詞】：降膜蒸發(fā) 膜厚 電容傳感器 換熱 測量電路
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 水膜厚度測量的研究意義9
• 1.2 水膜厚度測量的方法9-11
• 1.2.1 電導探針測量法9-10
• 1.2.2 光學測量法10
• 1.2.3 電容傳感器測量法10-11
• 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容11-13
• 第2章 電容式水膜厚度測量傳感器總體方案設計13-23
• 2.1 水膜厚度測量總體方案設計13
• 2.2 電容傳感器探頭結(jié)構(gòu)設計13-15
• 2.3 電容式傳感器水膜厚度測量數(shù)學模型15-23
• 2.3.1 電容式傳感器理論基礎(chǔ)15-16
• 2.3.2 水膜厚度測量數(shù)學模型16-23
• 第3章 傳感器非電量轉(zhuǎn)換電路的設計與實現(xiàn)23-40
• 3.1 電容信號檢測方法23-26
• 3.2 積分運算轉(zhuǎn)換電路原理圖26-29
• 3.3 交流激勵信號發(fā)生電路29-32
• 3.4 信號調(diào)理電路32-37
• 3.4.1 精密全波整流電路32-33
• 3.4.2 有源濾波電路33-35
• 3.4.3 校準放大電路35-37
• 3.5 精密穩(wěn)壓電源電路37-39
• 3.6 數(shù)據(jù)采集卡39-40
• 第4章 基于LABVIEW水膜厚度顯示主界面設計40-49
• 4.1 傳感器輸出水膜膜厚線性校正41-43
• 4.1.1 多項式擬合理論依據(jù)41-42
• 4.1.2 傳感器線性校正程序42-43
• 4.2 水膜測厚主程序編寫43-47
• 4.3 水膜測厚監(jiān)控主界面設計47-49
• 第5章 電容式水膜厚度測量傳感器的標定與運行49-59
• 5.1 電容傳感器的標定實驗49-50
• 5.2 傳感器的技術(shù)指標50-54
• 5.2.1 傳感器線性度評價51-53
• 5.2.2 傳感器靈敏度評價53-54
• 5.3 電容傳感器的安裝與運行54-57
• 5.4 水膜膜厚與換熱57-59
• 第6章 電容式水膜厚度測量傳感器誤差分析59-64
• 6.1 傳感器測量誤差的組成59
• 6.2 傳感器測量誤差的分析與合成59-64
• 第7章 總結(jié)與展望64-65
• 7.1 總結(jié)64
• 7.2 展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況70

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本文編號：1109534