基于涡轮流量传感器的水流量检测系统设计与实现

发布时间：2017-08-07 21:41

  本文关键词：基于涡轮流量传感器的水流量检测系统设计与实现

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【摘要】：我国水资源从总量上来说是一个大国,约占世界水资源总量的6%;但是人均占有量却只有世界平均水平的1/4,是名副其实的水资源贫乏国家之一。因此,节约用水对我国来说更具有现实意义。此外,随着目前全世界范围水资源危机、水污染和水浪费等一系列问题日益凸显,对水流量的实时监控计量就显得尤为重要。因此,流量检测技术不可或缺。并且节约用水离不开流量检测技术的支持,涡轮式的流量测量技术精确度高,可重复性好,并且更适于对洁净的介质进行测量,被广泛应用于水流量测量领域内,实现对其瞬时流量和累积流量的测量。本文开篇首先对课题背景和流量计的国内外发展现状进行了一个简要的介绍,肯定了流量计的重要地位。并在介绍了涡轮式流量传感器的结构的基础上详细地分析了涡轮式流量测量技术的原理,建立了在测量原理中占有重要地位的仪表系数的模型。提出了一个便于今后的系统功能扩展的两层结构的水流量检测系统设计架构,其下层采用恩智浦公司的LPC1766为主控芯片,并配以信号采集模块、数据存储模块、通讯模块等,用来实现流量数据的实时更新;上层则采用三星公司的S3C2440为主控芯片实现以太网通信功能。编写了系统控制软件实现整体的测量功能。最后,对系统进行了测试与分析,分析了系统可能产生误差的原因以及提出了对应的改善方法,同时,对系统进行的功能性测试和数据测量表明该系统达到了预期的效果。
【关键词】：流量计 涡轮式 瞬时流量 累积流量
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符号对照表9-10
• 缩略语对照表10-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 流量计简介14-15
• 1.2 国内外流量计的发展状况15-16
• 1.3 研究背景与意义16-17
• 1.4 本论文的主要研究内容和工作安排17-18
• 第二章 流量测量原理及方法18-26
• 2.1 涡轮式流量传感器的结构18-20
• 2.2 涡轮式流量传感器测量原理20
• 2.3 涡轮式流量传感器的数学模型20-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 系统硬件设计26-40
• 3.1 系统硬件框架总体设计26
• 3.2 主芯片介绍26-28
• 3.2.1 S3C2440A26-27
• 3.2.2 LPC176627-28
• 3.3 电源模块28
• 3.4 时钟和复位模块28-29
• 3.5 JATG接口模块29-30
• 3.6 EEPROM存储模块30
• 3.7 串行通信模块30-33
• 3.7.1 RS-23230-31
• 3.7.2 RS-48531-33
• 3.8 流量测量模块33-38
• 3.8.1 霍尔效应33-35
• 3.8.2 霍尔元件35-37
• 3.8.3 霍尔集成传感器37-38
• 3.8.4 涡轮流量传感器测量模块电路38
• 3.9 网络接口模块38-39
• 3.10 本章小结39-40
• 第四章 系统软件设计40-56
• 4.1 软件开发环境介绍40-43
• 4.1.1 μC/OS-II系统40-41
• 4.1.2 嵌入式Linux系统41-43
• 4.2 系统软件框架总体设计43
• 4.3 以太网通信子程序43-46
• 4.4 串口通讯子程序46-49
• 4.5 数据处理和同步49-51
• 4.5.1 帧数据的完整性处理49-50
• 4.5.2 自定义协议与MODBUS协议的相互转换50
• 4.5.3 进程间数据通信与同步50-51
• 4.6 MCU上串口通信程序51-53
• 4.7 流量数据的采集与处理53-54
• 4.8 存储器读写子程序54-55
• 4.9 本章小结55-56
• 第五章 系统测试与数据分析56-62
• 5.1 系统功能测试56-58
• 5.1.1 串口MODBUS协议通讯测试56-57
• 5.1.2 PC与ARM以太网自定义协议通讯测试57-58
• 5.2 数据测量与误差分析58-60
• 5.3 本章小结60-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-68
• 作者简介68-69

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本文编号：636878