基于嵌入式的偏心圆筒流变仪测控系统开发

发布时间：2022-08-07 22:35

　　偏心圆筒流变仪是一种新型流变仪,相比传统的旋转流变仪,其测量夹具中内筒与外筒具有可调节的偏心度,可以产生拉伸、剪切同时存在复杂流场,能够研究聚合物在复杂流场中的流变性质。测控系统作为偏心圆筒流变仪的核心,直接影响流变仪的性能、精度和效率,本文在偏心圆筒流变仪机械结构的基础上对其测控系统进行研究开发,相比传统的PLC及NI控制器的开发方案,采用了成本更低和性能更高的嵌入式技术完成系统的硬件和软件开发,完善了偏心圆筒流变仪的功能,对于实现流变仪的专业化、智能化以及推进仪器的商业化具有重要意义。为完成偏心圆筒流变仪测控系统的开发,本文通过对偏心圆筒流变仪的机械结构、工作原理和基本参数的研究确定了测控系统的基本需求,提出了系统的整体设计方案,确定采用模块化的思想来进行系统的研究开发,根据功能将系统划分为电源模块、主控模块、数据采集模块、脉冲输出模块和数字量输入输出模块五个部分,并采用底板连接的方式将各模块组合为整体。根据测控系统需求分别对各个模块进行研究分析,选择合适的器件完成各模块硬件原理图的设计,根据原理图在相关合作单位的帮助下实现了硬件电路板的设计和制作,并对系统硬件进行了可靠性仿真,确... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与研究意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 偏心圆筒流变仪及嵌入式系统开发技术介绍
        1.2.1 偏心圆筒流变仪技术介绍
        1.2.2 嵌入式系统开发技术介绍
    1.3 国内外研究现状及发展趋势
        1.3.1 旋转流变仪发展现状
        1.3.2 流变仪测控系统的发展趋势
    1.4 主要研究内容及技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章 测控系统需求分析与整体设计
    2.1 偏心圆筒流变仪的机械结构
    2.2 偏心圆筒流变仪工作原理
        2.2.1 同轴圆筒下黏度测量原理
        2.2.2 偏心圆筒流变仪测控流程
    2.3 偏心圆筒流变仪适用范围和主要性能参数
    2.4 测控系统整体方案设计
    2.5 处理器及操作系统选择
        2.5.1 微控制器选型
        2.5.2 嵌入式操作系统选择
    2.6 本章小结
第三章 偏心圆筒流变仪测控系统硬件设计
    3.1 测控系统硬件方案设计
    3.2 电源模块硬件设计
    3.3 主控模块硬件设计
    3.4 数据采集模块硬件设计
    3.5 脉冲输出模块硬件设计
    3.6 数字量输入输出模块硬件设计
    3.7 系统电路板设计及硬件抗干扰设计
        3.7.1 系统电路板设计
        3.7.2 硬件抗干扰设计
    3.8 测控系统硬件可靠性仿真
        3.8.1 系统可靠性预计
        3.8.2 系统热仿真
    3.9 本章小结
第四章 偏心圆筒流变仪测控系统软件设计
    4.1 系统软件总体设计
    4.2 操作系统移植
    4.3 主控模块程序设计
        4.3.1 SPI通讯设计
        4.3.2 CAN总线通讯设计
        4.3.3 以太网通讯设计
    4.4 数据采集模块程序设计
    4.5 脉冲输出模块程序设计
    4.6 数字量输入输出模块程序设计
    4.7 测控系统上位机软件设计
    4.8 本章小结
第五章 偏心圆筒流变仪测控系统试验研究
    5.1 测控系统模块测试
        5.1.1 电源模块性能测试
        5.1.2 偏心圆筒流变仪传感器数据采集测试
        5.1.3 偏心圆筒流变仪内筒运动测试
        5.1.4 偏心圆筒流变仪外筒旋转测试
    5.2 偏心圆筒流变仪测控系统整机实验
    5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]现代电力电子技术的发展趋势探析[J]. 冷海滨.  电子技术与软件工程. 2014(01)
[2]硅基磁流变粘弹性流体制备方法与流变学特性研究[J]. 周治江,廖昌荣,谢磊,鞠锐,张登友,唐锐.  功能材料. 2013(17)
[3]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 丁力,宋志平,徐萌萌,陶灿辉.  中南大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[4]STM32 F4系列抢占Cortex-M4内核先机[J]. 张慧娟.  电子设计技术. 2011(11)
[5]基于嵌入式Linux系统的电源管理软件[J]. 邢向磊,周余,都思丹.  计算机工程. 2010(01)
[6]聚合物熔体或溶液拉伸黏度的研究状况[J]. 林祥,任冬云,宋维宁.  中国塑料. 2009(04)
[7]三种通用嵌入式操作系统的分析与比较[J]. 陈立定,杨俊辉,肖力扬.  微计算机信息. 2009(11)
[8]现代传感器发展方向[J]. 孙圣和.  电子测量与仪器学报. 2009(01)
[9]通用嵌入式测控系统开发平台研究[J]. 唐华,毛磊,何仁伦.  中国测试技术. 2008(02)
[10]SPI接口及其在数据交换中的应用[J]. 杨美刚,李小文.  通信技术. 2007(11)

博士论文
[1]聚乙烯熔体在收缩流道中的拉伸流变行为研究[D]. 晋刚.华南理工大学 2012

硕士论文
[1]偏心圆筒中拉伸-剪切流动比例的调节方法与原理[D]. 王小林.华南理工大学 2015
[2]基于CortexM3+ucosⅢ内核量化分析与硬件探针系统设计[D]. 徐志诚.电子科技大学 2014
[3]基于ARM嵌入式系统的通用Bootloader的设计与实现[D]. 严菊明.东南大学 2005



本文编号：3671165