基于ARM的高精度灌装用电磁流量计的研究

发布时间：2017-08-26 13:37

  本文关键词：基于ARM的高精度灌装用电磁流量计的研究

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【摘要】：电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律的电磁感应式仪表。它本身具有耐腐蚀性强、可靠性高、容易变更测量范围等诸多优点,目前已被广泛应用于各行各业当中。然而,在整个电磁流量计行业中,针对于灌装使用的高精度电磁流量计仍然比较的缺乏。因此,研发针对于灌装使用的高精度电磁流量计将会成为今后该行业发展的一个重要的方向。本文具体做了以下研究工作：(1)通过查阅国内外相关的参考文献,总结了电磁流量计的发展现状以及未来的发展方向,并阐述了电磁流量计的基本工作原理和检测方法。(2)采用了以Coretex-M3为内核的微处理芯片LPC1768设计了整个的硬件系统。充分利用了LPC1768丰富的软件以及硬件资源,采用模块化的设计的思想,完成了相应的硬件电路设计和软件程序设计,有效提高了电磁流量计的可靠性和测量精度。(3)针对于该灌装用电磁流量计的测试,课题组还设计了专门的实验装置,该装置可以基本保持被测流体的流速恒定,同时通过该实验装置还可以很方便的调节被测流体的温度,并且可以基本保持恒定。此外,在PC机上还设计了专门的上位机软件,通过该软件可以很方便的设置电磁流量计的初始参数以及观察实时的灌装信号等信息。(4)通过查阅相关的参考文献和大量的试验,经过原理分析与数据处理,总结了在实际灌装过程中影响电磁流量计测量精度的主要因素,并给出了相应的解决措施,从而有效的提高了电磁流量计的测量精度。(5)针对自动灌装设备的使用特点,为电磁流量计设计了提高灌装精度的流速补偿控制方式以及现场总线接口。利用内部计数器可以自动输出开关阀门的电平信号,从而实现更方便的控制。
【关键词】：LPC1768 灌装生产线 高精度电磁流量计
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814.93
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 电磁流量计的原理10-12
• 1.2.1 法拉第电磁感应定律10-11
• 1.2.2 电磁流量计的工作原理11-12
• 1.3 电磁流量计的发展12-14
• 1.3.1 电磁流量计的发展历史12-13
• 1.3.2 电磁流量计的发展趋势13-14
• 1.4 电磁流量计的优缺点14
• 1.5 本课题研究的意义14-15
• 1.6 主要研究内容15
• 1.7 设计要求15-16
• 2 系统干扰和精度影响因素16-24
• 2.1 主要干扰及其产生的原理16-19
• 2.1.1 正交干扰16-17
• 2.1.2 串模干扰17-18
• 2.1.3 同相干扰18
• 2.1.4 共模干扰18
• 2.1.5 直流干扰18-19
• 2.2 抗干扰措施19-22
• 2.2.1 硬件抗干扰措施19-20
• 2.2.2 软件抗干扰措施20-22
• 2.3 主要精度影响因素22-23
• 2.3.1 温度的影响22
• 2.3.2 非满管情况的影响22-23
• 2.3.3 电极的影响23
• 2.3.4 电导率影响23
• 2.3.5 测量管内衬的光滑程度的影响23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 硬件电路设计24-42
• 3.1 电路总体设计24
• 3.2 单片机系统电路设计24-30
• 3.2.1 主控芯片的选择24-25
• 3.2.2 电源电路25-27
• 3.2.3 调试接口电路27-28
• 3.2.4 复位电路28-29
• 3.2.5 晶振电路29-30
• 3.3 励磁系统的设计30-35
• 3.3.1 励磁方式30-34
• 3.3.2 励磁方案的选择34
• 3.3.3 励磁电路34-35
• 3.4 信号调理电路35-38
• 3.5 通信模块电路设计38-41
• 3.5.1 RS 485总线39-40
• 3.5.2 电路设计40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 系统软件设计42-54
• 4.1 软件开发环境42
• 4.2 软件模块化设计42-52
• 4.2.1 系统主程序流程图42-44
• 4.2.2 中断模块44
• 4.2.3 A/D转换模块44-45
• 4.2.4 MODBUS通信协议45-51
• 4.2.5 流量积算模块51
• 4.2.6 流速补偿51-52
• 4.3 上位机软件设计52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 实验和结果54-64
• 5.1 电磁流量计校准方法54
• 5.2 实验装置54-55
• 5.3 实验数据处理55-57
• 5.3.1 重复性的计算55-56
• 5.3.2 基本误差的计算56-57
• 5.4 实验结果和分析57-62
• 5.4.1 被测流体温度的影响57-59
• 5.4.2 非满管情况的影响59
• 5.4.3 电极的影响59-60
• 5.4.4 电导率影响60-62
• 5.4.5 测量管内衬的光滑程度的影响62
• 5.5 本章小结62-64
• 6 总结64-66
• 参考文献66-70
• 附录A70-74
• 致谢74

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本文编号：741733