基于旋转式的液体流变特性检测装置软件设计

发布时间：2017-09-06 12:36

  本文关键词：基于旋转式的液体流变特性检测装置软件设计

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【摘要】：粘度是衡量液体流变特性的一个重要指标,在石油、化工、电力、食品等很多领域,测定流体的粘度和流动特性至关重要。介电常数(又称电容率)是表征物质电性能的一个重要参数,流体在旋转下介电常数可能发生变化。目前,我们可以使用粘度计单独测量流体粘度,也可以使用介电谱仪单独测量出流体的介电常数,但是,还没有装置能够同时测量在旋转状态下的流体的粘度值和介电常数。本文设计了一种基于旋转法的液体流变特性检测装置,该装置实现了粘度计与介电谱仪的集成联用,能够同时测量流体在旋转时的粘度值和介电常数。我们采用导电滑环解决了转子和容器之间的电信号传递问题,从而实现粘度计与介电谱仪的集成联用。我们用粘度检测装置测量流体粘度时,容器内流体温度的准确性和稳定性至关重要,因此,本文设计的装置具有温度测控功能,能够将容器内的温度保持在设定值附近。本文具体研究了多种温度控制算法,结合几种算法的优势,本文设计了一种基于脉宽调制控制的改进模糊控制算法,该算法结合了基本模糊控制、仿人工智能控制和改进Bang-Bang控制算法,具有响应速度快、过渡时间短、超调量小、稳态误差小等优点。步进电机是旋转粘度检测装置的重要组成部分,通过步进电机,我们可以得到精确的旋转速度,而转速是旋转粘度检测装置测量粘度的一个重要指标,转速的稳定性和精确度将直接影响到粘度值的测量精度。但是,步进电机启动时容易出现卡死、失步等问题,因此,我们研究设计了几种步进电机启动算法,并比较了它们的效果,最终,设计了指数型的步进电机启动算法,很好的解决了步进电机的启动问题。最终,我们完成了装置的设计,使用单片机作为主控制器,并将设计的算法运用到了程序中,实现了一定温度下液体粘度值与介电常数的同时测量,并将测量的结果实时显示在了液晶屏上。
【关键词】：流变特性 旋转法 介电常数 模糊控制 启动算法
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH702
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 旋转式流变检测系统10-11
• 1.2.2 细管式流变检测系统11
• 1.2.3 落球式流变检测系统11-12
• 1.3 基于旋转式的流变检测技术研究12
• 1.4 本文的主要研究内容12-13
• 1.5 本文章节安排13-15
• 第二章 液体参数检测基本原理15-22
• 2.1 粘度测量原理15-18
• 2.1.1 粘度测量公式推导15-17
• 2.1.2 粘度测量公式修正17-18
• 2.2 温度测量原理18-19
• 2.3 介电常数测量原理19-21
• 2.3.1 介电常数的基本概念19-20
• 2.3.2 测量原理20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 系统的设计与实现22-34
• 3.1 系统的硬件设计22-27
• 3.1.1 系统的总体架构22-24
• 3.1.2 电机驱动模块设计24-25
• 3.1.3 温度测量模块25-26
• 3.1.4 力矩测量电路设计26-27
• 3.1.5 主控板电路设计27
• 3.2 系统的软件设计27-33
• 3.2.1 系统软件设计环境27-28
• 3.2.2 总体软件设计28-29
• 3.2.3 温度控制软件实现29-30
• 3.2.4 粘度测量软件实现30-31
• 3.2.5 液晶显示软件实现31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 系统控制算法设计34-52
• 4.1 步进电机控制算法34-40
• 4.1.1 步进电机的频距特性34-35
• 4.1.2 步进电机数学模型35-36
• 4.1.3 几种常见的步进电机加速算法36-39
• 4.1.4 步进电机细分驱动算法39-40
• 4.2 温度控制算法40-51
• 4.2.1 基本模糊控制算法40-42
• 4.2.2 仿人工智能控制算法42-43
• 4.2.3 Bang-Bang控制算法43-44
• 4.2.4 PID控制算法44-45
• 4.2.5 改进的模糊控制算法45-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 实验结果与分析52-61
• 5.1 实验设备图52-53
• 5.2 步进电机控制结果分析53-54
• 5.3 温度控制结果分析54-56
• 5.4 粘度测量结果分析56-59
• 5.4.1 粘度常系数的标定56-57
• 5.4.2 测量装置的检验57-59
• 5.5 介电常数测量59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 参考文献63-65
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文65-66
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利66-67
• 致谢67

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3 黄仲云;;工im企im燃q倚砸禾錚 ^珚-，

本文编号：803166