【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中如電力、建材、冶金、化工、半導(dǎo)體、醫(yī)藥和食品加工等廣泛存在著氣固兩相流參數(shù)測量,對傳輸管道中氣固兩相流關(guān)鍵參數(shù)進行實時在線測量直接關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及系統(tǒng)的安全高效運行,對節(jié)能、環(huán)保方面有著重要的意義。靜電傳感器用于氣固兩相流的測量具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)勢。通過對靜電傳感器感應(yīng)電荷機理進行分析,研究了顆粒質(zhì)量流量、體積濃度和流速測量方法的相互關(guān)系,搭建了實驗測試平臺,探索顆粒靜電信號與測量參數(shù)的內(nèi)在規(guī)律,完成了算法設(shè)計、硬件制作和測量方法的驗證。主要研究工作包括以下幾個方面:探究了不同體積濃度下靜電信號的波形特點,通過理論分析和實驗驗證分別研究了靜電信號的信號能量以及功率譜密度與不同體積濃度的顆粒之間存在的關(guān)系。實驗發(fā)現(xiàn):顆粒靜電信號的信號能量和顆粒的體積濃度成正相關(guān)關(guān)系;顆粒靜電信號的有用信號功率和顆粒的體積濃度成正相關(guān)關(guān)系。建立了測量固體顆粒質(zhì)量流量的數(shù)學(xué)模型,對模型分析得出,顆粒體積濃度和流速是影響顆粒質(zhì)量流量的兩個主要參數(shù)。因此測量顆粒流速和體積濃度,即可測得顆粒質(zhì)量流量。通過實驗得出顆粒體積濃度隨靜電信號能量的變化規(guī)律,設(shè)計了基于靜電信號能量的三次樣條插值法和基于靜電信號能量的最小二乘曲線擬合法兩種體積濃度測量方法;利用基于FFT的互相關(guān)算法實現(xiàn)了對流速的測量;最后完成了顆粒質(zhì)量流量軟硬件實現(xiàn)并在實驗平臺進行了實驗測試,實驗結(jié)果表明,靜電信號能量法測量質(zhì)量流量具有可行性。研究了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣固兩相流質(zhì)量流量測量方法。通過對固相質(zhì)量流量的特性分析,顆粒質(zhì)量流量與顆粒流經(jīng)管道時的流速、體積濃度等之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)系,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良的非線性映射能力,以實驗數(shù)據(jù)為樣本對3層BP網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練學(xué)習(xí),實現(xiàn)了對氣固兩相流質(zhì)量流量的在線估計。建立了基于BP網(wǎng)路的質(zhì)量流量軟測量模型,通過對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行實驗測試得到質(zhì)量流量估計值,將其估計值與質(zhì)量流量實際值對比進行結(jié)果分析,實驗結(jié)果表明,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法測量質(zhì)量流量具有可行性。
【圖文】：

得到電壓信號，經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換電路及數(shù)字信號處理電路對信號進行處理、分析，將得到的顆粒質(zhì)量流量結(jié)果值進行顯示。圖2-1 顆粒質(zhì)量流量測試平臺總體設(shè)計框圖Fig.2-1 Overall design block diagram of particle mass flow test system2.1 顆粒生電機理及影響因素2.1.1 顆粒生電機理靜電是一種自然物理現(xiàn)象，它是一種靜止的電荷或者說是不會流動的電荷，宏觀上靜電是由電勢差引起的。在外力作用下，環(huán)繞于原子核四周的電子便會偏離原來軌道，此時靜電引力與斥力不平衡會使得原子失去電子帶正電，相應(yīng)的，得電子的一方便帶負電。通常，，引起物質(zhì)內(nèi)部電荷不平衡的外界因素很多，主要有熱能、位能、化學(xué)能和動能等。因此，兩種導(dǎo)電性能不同的物體接觸分離后即可產(chǎn)生靜電，同時，靜電信號的產(chǎn)生與物質(zhì)的絕緣性有關(guān)[22]。而產(chǎn)生靜電的方法，一種起電是感應(yīng)起電，另一種普遍的方法就是摩擦生電。所謂的摩

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文于兩種不同材料接觸分開后引起內(nèi)部電荷不平衡引起的，所以本質(zhì)上起電。因此，生活中隨處可見靜電現(xiàn)象。物質(zhì)之間彼此相互摩擦后每帶電量的大小是具有一定規(guī)律性的[23]。 為物體摩擦起電過程。“接觸-分離”是摩擦起電最根本的原理，固體近過程、接觸過程、分離過程。兩個物體彼此所帶的正負電荷是由功數(shù)不同的物體接觸時，使得功函數(shù)較小的一方接觸面附近聚集較多的接觸面便會聚集負電荷。這樣，當兩種不同物體接觸時，在接觸面周成的偶電極；當物體分離時，不同材料自身就會帶上不同電荷。因此間功函數(shù)差值越大，物體帶的電量就越大[24]。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O359;TP212

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