热式气体流量测量方法及仪表研究

发布时间：2017-04-23 08:07

  本文关键词：热式气体流量测量方法及仪表研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：热式气体流量计利用热传递原理实现对气体质量流量的直接测量,其按结构可分为热分布型和浸入型。热分布式型主要用于测量低流速微小气体流量而无法检测到中高流速气体流量;浸入型主要应用于中、大管径的较高流速气体流量测量,而对于低流速气体流量测量的精度和灵敏度都较低。针对以上问题本文提出了一种新型的热式气体流量测量方法,并研制了新型的热式气体流量计。首先提出了一种复合型的热式气体流量测量方法,能检测到微小流速气体流量和中高流速气体流量,具有热分布型和浸入型的优点;其次,研究管道内不同的传感器结构模型对流场的影响,采用Solidworks建立三种不同类型的传感系统结构模型,采用Fluent软件分别对不同模型进行数值仿真并得到仿真数据,最后结合权重法确定传感器的最优结构模型;采用新型的传感元件,研究了传感元件的温度特性,以此作为设计传感电路的依据;然后设计了新型的传感电路,能同时检测到微小流速气体流量和中高流速气体流量,提高了流量计的测量量程。该传感电路能自动实现温度补偿功能,且能检测到气体的流速方向,以判断管道内是否有回流;最后设计了仪表的硬件电路和软件程序,完成整体样机设计。论文最后对样机进行了实验研究,采用钟罩式气体流量标准装置和标准表法气体流量标准装置对样机进行了流量实验,研究了湿度对测量精度的影响,并根据实验数据对所设计的热式气体流量计进行精度修正。
【关键词】：传感元件 流场仿真 传感器 传感电路 气体流量测量
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 热式流量计概述14-17
• 1.2.1 热式流量计的工作原理及分类14-16
• 1.2.2 热式流量计优缺点16-17
• 1.3 国内外研究现状17-20
• 1.4 课题研究的目的和内容20
• 1.5 本文的创新点及研究意义20-21
• 2 总体设计方案21-23
• 2.1 热式气体流量计测量方法21
• 2.2 传感系统结构的设计21
• 2.3 传感元件温度特性研究和传感电路的设计21-22
• 2.4 硬件系统总体设计22
• 2.5 小结22-23
• 3 热式气体传感系统结构的设计23-34
• 3.1 传感元件的介绍23-24
• 3.1.1 传感元件的选择23
• 3.1.2 传感元件的工作原理23-24
• 3.2 传感器的设计24-25
• 3.3 热式气体传感系统结构的建立25-26
• 3.4 网格处理和边界条件的设置26-33
• 3.4.1 网格处理26-27
• 3.4.2 边界条件设置27-28
• 3.4.3 传感系统结构模型对流场特性的影响28-33
• 3.5 小结33-34
• 4 硬件电路的设计34-48
• 4.1 二次仪表硬件电路概述34
• 4.2 传感元件的温度特性研究34-37
• 4.3 传感电路的设计37-41
• 4.4 单片机模块41-42
• 4.5 信号处理电路42-44
• 4.6 电源管理电路44-45
• 4.7 数据存储电路45-46
• 4.8 脉冲输出电路46
• 4.9 人机交换接口电路46-47
• 4.10 小结47-48
• 5 软件系统设计48-59
• 5.1 软件设计总体要求48-49
• 5.2 流量计算49-51
• 5.3 数据存储51-53
• 5.4 脉冲输出53-54
• 5.5 人机交互程序54-58
• 5.5.1 实时界面显示55-56
• 5.5.2 用户密码验证界面56-57
• 5.5.3 清零界面57
• 5.5.4 用户密码设置界面57
• 5.5.5 脉冲输出形式选择界面57-58
• 5.5.6 电压VIN显示界面58
• 5.6 本章小结58-59
• 6 实验研究及数据分析59-67
• 6.1 实验平台介绍59-61
• 6.1.1 钟罩式气体流量标准装置59-60
• 6.1.2 标准表法气体流量标准装置60-61
• 6.2 实验研究与数据分析61-66
• 6.2.1 仪表的实验研究61-62
• 6.2.2 实验数据与分析62-63
• 6.2.3 湿度研究63-66
• 6.3 小结66-67
• 7 全文总结和展望67-69
• 7.1 全文总结67
• 7.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 作者简介73

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