热膜式风速测量系统的设计研究

发布时间：2023-04-20 03:48

　　风是人类日常生活中随处存在的自然现象,空气在单位时间内流动的距离称之为风速。现代常用的风速测量方式有风杯式、风压式、热线式以及超声波式等,其中热线式风速仪由于体积小和响应快等特点,广泛应用于管道内的风速测量。本论文针对热线式风速计的热线易折断和传感灵敏度低等问题,设计了一套以FS5热膜探头为敏感元件,基于恒温差测量方法的热膜风速测量系统,并通过数据采集卡和LabView工具开发了风速测量系统的软件。在微型低速风洞中进行传感器标定试验,在-10～30℃的温度范围内,以2～3℃为间隔,共选取17个不同的环境温度测点,风洞中心风速在0.5～15m/s的范围内,取0.5 m/s为标定间隔,共选取30种不同的中心风速进行标定试验,分析环境温度对热膜测量系统的影响。利用幂函数对标定试验数据的结果进行拟合,采用多元线性回归、CTA反函数系数修正法和幂函数系数修正法3种算法对热膜风速测量系统进行软件温度补偿,通过误差分析对比,得到了较好的温度补偿算法。经试验分析表明温度补偿后风速测量系统所测风速值与标准风速值误差基本4%以内,验证幂函数系数修正法算法对本文所设计的风速测量系统有很好的温度补偿效果。

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于热膜风速仪的研究
        1.2.2 基于热膜风速传感器温度补偿的研究
    1.3 存在的主要问题
    1.4 本课题主要的研究内容及研究方法
        1.4.1 系统总体设计
        1.4.2 标定及试验
        1.4.3 温度补偿研究
    1.5 本课题技术路线
2 热膜式风速测量系统硬件设计
    2.1 热膜式风速传感器
        2.1.1 热膜传感器探头的选择
        2.1.2 热膜式风速传感器的工作原理
    2.2 系统硬件电路的设计
        2.2.1 基于热膜探头FS5的惠斯通电桥电路
        2.2.2 热膜传感器电路系统
    2.3 数据采集卡的选型
    2.4 系统供电电池的选择
    2.5 温湿度计的选择
    2.6 本章小结
3 热膜式风速测量系统软件设计
    3.1 上位机程序编写软件选择
    3.2 数据传输设置
    3.3 参数配置
    3.4 传感器标定采集模块
    3.5 实时数据显示模块
    3.6 本章小结
4 系统标定试验及数据处理
    4.1 试验设备和方法
        4.1.1 试验设备
        4.1.2 试验方法
    4.2 试验数据拟合分析
        4.2.1 单个温度下标定曲线拟合分析
        4.2.2 各温度标定曲线对比
    4.3 本章小结
5 系统温度补偿
    5.1 温度补偿算法的研究
        5.1.1 多元线性回归分析
        5.1.2 CTA反函数系数修正法
        5.1.3 幂函数系数修正法
    5.2 各算法误差分析
    5.3 温度补偿验证
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
作者简介



本文编号：3794826