具有无线功能的初晶温度实时检测仪的设计与研究

发布时间：2017-08-01 19:00

  本文关键词：具有无线功能的初晶温度实时检测仪的设计与研究

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【摘要】：初晶温度是电解铝生产过程中重要的生产工艺参数之一,精确的测量初晶温度,可以有效地控制电解温度。合适的电解温度,可以避免因电解槽温度过高而造成能源浪费、生产成本提高。传统获取初晶温度的化学分析方法存在着周期较长、实时性差等弊端,不能实时反映生产状况。目前,业界也出现了初晶温度检测设备,大多是离线测量方式,这种测量方式的设备同样存在着不能实时反映铝电解生产状况的弊端。为了实时准确掌握铝电解生产状况,铝电解企业迫切需要在线式初晶温度检测设备。 本文介绍了初晶温度实时检测仪的设计原理、系统构架、软硬件设计以及提高系统精度的新算法。通过分析热电偶测温原理、常见热电偶的特性,结合测量初晶温度对模数转换精度、频率的要求以及人机交互需求,课题利用计算机和嵌入式技术设计了一套初晶温度检测仪系统。系统根据Linux驱动程序标准编写了设备驱动程序,并通过Linux系统提供的标准接口为上层应用程序提供接口。 为了精确采集到微弱的热电偶传感器信号,电路通过调理电路、前端放大电路、高阶滤波电路等对微弱信号进行了处理,使得信号能够被模数转换器准确的采集到。但由于电路和热电偶本身特性,电压信号和温度信号之间并非完全成线性关系。为了解决电压-温度转换时存在的非线性问题,提出了新的校准算法。通过实际测试验证了该校准算法对提高系统测量精度的有效性。
【关键词】：初晶温度检测 设备驱动 校准算法 便携式 低功耗
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ133.1;TH811
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-9
• 1.1 课题背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.2.1 国内研究现状8
• 1.2.2 国外研究现状8
• 1.2.3 本课题前期研究状况8-9
• 1.3 本文的研究内容9
• 2 检测仪相关技术理论介绍及方案选择9-16
• 2.1 嵌入式LINUX设备驱动9-14
• 2.1.1 Linux设备驱动与软硬件关系9-10
• 2.1.2 Linux设备驱动模型10-11
• 2.1.3 Linux设备模型的两个层次11-14
• 2.2 处理器选择14-15
• 2.3 短距离无线技术方案选择15-16
• 2.3.1 低功率RF芯片15-16
• 3 系统总体方案设计16-20
• 3.1 铝电解质初晶温度测量原理16-18
• 3.1.1 热电效应16
• 3.1.2 接触电势16-17
• 3.1.3 温差效应17-18
• 3.2 系统总体设计要求18-19
• 3.3 铝电解质初晶温度检测仪系统组成19-20
• 4 检测仪硬件平台设计实现与分析20-27
• 4.1 AD采集电路设计实现与分析20-23
• 4.1.1 一级放大电路及热电偶切换电路20-21
• 4.1.2 二级放大电路及AD采集电路21-23
• 4.2 无线测温取样器硬件设计23-24
• 4.3 USB电路设计24-25
• 4.4 电源管理设计25-27
• 5 驱动软件设计与实现27-33
• 5.1 AD驱动软件设计27-31
• 5.1.1 SPI协议27-28
• 5.1.2 Linux中SPI驱动框架分析28-31
• 5.1.3 AD驱动软件实现31
• 5.2 室温检测传感器驱动程序设计31-33
• 5.2.1 室温传感器介绍31-32
• 5.2.2 单总线驱动程序设计32-33
• 6 测试结果分析及改进33-45
• 6.1 测试校准方案设计33-39
• 6.1.1 课题前期校准方案33-35
• 6.1.2 校准方案设计35-39
• 6.2 实验环境下的测试39-43
• 6.2.1 实验环境搭建39-40
• 6.2.2 检测仪精度测试结果与分析40-43
• 6.3 系统整体细节优化43-45
• 6.3.1 优化系统启动时间43-44
• 6.3.2 减小内核的大小44-45
• 7 总结与展望45-46
• 参考文献46-49
• 在学研究成果49-50
• 致谢50

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姚鹏;万红艳;;我国电解铝能源效率测度及空间差异分析[J];工业技术经济;2012年09期

2 王健;姜伟;;无人机4路视频采集系统设计[J];国外电子测量技术;2013年10期

3 甘艳;赵德生;;基于nRF905的无线通信系统的设计[J];黑龙江科技信息;2012年08期

4 吴磊;申世涛;郭超平;徐冬冬;;基于USB和FPGA的嵌入式温度采集系统的设计[J];计算机应用;2011年S2期

5 吴磊;;用FPGA实现嵌入式实时初晶温度采集与交换[J];有色金属(冶炼部分);2012年03期

6 吴磊;;初晶温度在线检测中数据实时处理的方法[J];计算机测量与控制;2012年08期

7 乔赞丽;;高可靠性SPI通信机制及其应用探讨[J];信息通信;2013年08期

8 王璇;蔡雄飞;吴志军;;基于Linux的USB设备重定向研究[J];武汉工业学院学报;2008年04期

9 吕跃刚;高晟辅;范俊峰;王晏晏;;基于nRF905无线数传模块的设计及其实现[J];微计算机信息;2006年35期

10 金浩,韩江洪,李阳铭;基于ARM的嵌入式系统中断处理机制研究[J];现代电子技术;2005年22期

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本文编号：605689