非满管电磁流量计的研究与设计

发布时间：2017-09-18 20:56

  本文关键词：非满管电磁流量计的研究与设计

  更多相关文章： 非满管 电磁流量计 电容层析成像 液位测量

【摘要】：在许多过程控制相关的领域中,针对流量、流速及液位的测量是必不可少的环节。传统流量计在非满管和多相流情况下,测量误差较大,甚至无法使用。随着现代生产智能化、信息化的发展要求,尤其在石油、化工、污水处理等行业,非满管和多相流的测量需求普遍存在,近年来相关研究逐渐成为流量计领域的热点问题。本论文基于电容层析成像技术,针对流量实时测量的需求进行简化和改进,提出了一种新型的电容式非满管电磁流量计,该流量计可以对绝缘管道内流体液位进行实时高精度测量,并结合电磁流量计所测流速信息,得到非满管状态下的流量值。首先,针对所提出的新型流量计的传感系统进行设计,包括流速传感器设计和液位传感器设计。根据电容层析成像技术进行改进,在绝缘管道外壁和管道屏蔽罩之间均匀铺设6个参数相同的电容极板,构成3组不同对称结构的液位测量电容传感器;为实现对微小电容的测量,对比分析不同的测量方法,搭建了基于PCap01集成芯片的数据采集和信号处理系统。其次,由于电容极板的特殊对称结构,在研究两电容极板间容值和流体液位之间的数学关系基础上,建立液位测量传感系统的数学模型,并对所建立的模型进行数学仿真,得到了随着液位变化3组电容变化趋势和规律。随后,进行非满管电磁流量计测量系统的软硬件设计,包括微小电容数据采集系统、流速测量系统等,完成了新型电容式非满管电磁流量计系统样机。最后,采用上述样机进行实验测试,得到了各种不同液位下3组传感器的电容-液位关系曲线,并与理论仿真结果进行对比,结果表明理论计算结果与实测结果在趋势和规律上基本一致,从而证明本文提出的新型电容式非满管测量方法以及研制的测量系统的可行性,同时,还具有测量范围宽、灵敏度高、误差小等优点,具有较强的工程实际意义。
【关键词】：非满管 电磁流量计 电容层析成像 液位测量
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814.93
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和应用意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 非满管电磁流量计的研究现状11-13
• 1.2.2 电容层析技术及发展现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 非满管电磁流量计的相关理论分析16-23
• 2.1 基于电磁流量计的流速测量16-18
• 2.2 基于电容层析技术的测量液位原理分析18
• 2.3 非满管电磁流量计的微小电容检测方法18-22
• 2.3.1 传统电容检测电路19-21
• 2.3.2 采用集成芯片电容检测电路21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 非满管电磁流量计传感系统设计23-36
• 3.1 非满管电磁流量计传感系统结构设计23-26
• 3.1.1 电容传感器系统设计23-25
• 3.1.2 流速传感器结构设计25
• 3.1.3 液位传感器的布局设计25-26
• 3.2 新型非满管电磁流量计测量原理26-27
• 3.3 液位测量传感系统数学模型的建立27-33
• 3.3.1 中心对称圆弧板间电容器的计算28-30
• 3.3.2 轴对称圆弧板间电容器的计算30-33
• 3.4 非满管电磁流量计液位测量数学模型的仿真及结果分析33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 非满管电磁流量计测量系统设计36-57
• 4.1 非满管电磁流量计系统结构36
• 4.2 非满管电磁流量计的励磁方式确定36-38
• 4.3 非满管电磁流量计的微小电容数据采集系统设计38-43
• 4.3.1 PCap01微小电容检测38-39
• 4.3.2 PCap01电容测量原理及连接方式的确定39-40
• 4.3.3 基于PCap01的微小电容测量电路40-41
• 4.3.4 杂散电容的抑制41-43
• 4.4 非满管电磁流量计系统其他模块设计43-46
• 4.4.1 通讯模块设计43-44
• 4.4.2 电源模块设计44-45
• 4.4.3 液晶模块设计45-46
• 4.5 非满管电磁流量计的流速测量46-49
• 4.5.1 基于AD7685的高速感应电动势测量46-47
• 4.5.2 基于ADR431参考电压电路47-49
• 4.6 系统软件设计49-50
• 4.7 电容-液位对应规律的实验测量与对比分析50-56
• 4.8 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文61-62
• 致谢62

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋庆,周泽魁,沈永安;电磁流量计的空管检测[J];计量技术;2002年11期

2 王宗收 ,宋玉玲;电磁流量计在盐化工中的应用[J];工业计量;2003年02期

3 王宗收 ,宋玉玲;电磁流量计在盐化工中的应用[J];中国计量;2003年03期

4 贾宝凤;闫永胜;;一种智能型电磁流量计的应用[J];工业计量;2003年S1期

5 段华炜,王为民,荆奎;电磁流量计的选用[J];中国计量;2004年04期

6 王亚军;电磁流量计的正确使用[J];科技情报开发与经济;2004年08期

7 姚琳;电磁流量计的使用与维护[J];中国仪器仪表;2005年04期

8 ;中国电磁流量计市场2008年需求预计达到7700万美元[J];计测技术;2005年02期

9 刘习锋;电磁流量计在供水测量时的异径运用[J];中国计量;2005年06期

10 金希柱,王洪诏,王明珠,华伟;电磁流量计的选择与正确使用[J];中国计量;2005年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵海英;;电磁流量计在供水行业中的应用[A];2008年全国给水排水技术交流会暨全国水网理事会换届大会论文集[C];2008年

2 李全;;电磁流量计的选型及应用[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年

3 杨红;;电磁流量计的应用及其维护[A];2011中国有色金属行业仪表自动化学术会议论文集[C];2011年

4 李长奇;张亚先;孙丽梅;刘守宁;;电磁流量计的电池供电励磁技术[A];天津市电视技术研究会2009年年会论文集（1）[C];2009年

5 李国纲;刘庆宾;刘应龙;潘成刚;;铂铱电极在电磁流量计上的应用及生产现状[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

6 李国纲;刘庆宾;刘应龙;潘成刚;;铂铱电极在电磁流量计上的应用及生产现状[A];2009（重庆）中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年

7 胡亮;傅新;;电磁流量计数值干标定方法[A];中国仪器仪表学会第十一届青年学术会议论文集[C];2009年

8 申慧敏;胡亮;丁忠瓦;傅新;;基于工作磁场重构的多电极电磁流量计优化设计方法[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

9 陈志;;电磁流量计在线诊断技术的发展[A];2009水业高级技术论坛论文集[C];2009年

10 董克新;马中元;;电磁流量计在给排水及水处理行业中的应用[A];中国电工技术学会水工业电工专委会第一届第二次年会暨技术交流会论文集[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 刘和平　通讯员 叶小燕;杭钢维检中心电炉设备国产化创效显著[N];中国冶金报;2011年

2 雒建民 李治旗;请计量专家有根有据地化解纠纷[N];中国质量报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 孙向东;基于单位元的大口径电磁流量计干校准方法研究[D];上海大学;2010年

2 曹金亮;多参数电磁流量计及其实现技术的研究[D];上海大学;2007年

3 赵宇洋;多电极成像电磁流量计单相流及固液两相流速度分布测量研究[D];天津大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 管军;基于相关检测原理的电磁流量计的研究[D];浙江大学;2003年

2 路璐;插入式电磁流量计传感器的设计[D];天津工业大学;2016年

3 李斌;基于ARM的高精度灌装用电磁流量计的研究[D];中南林业科技大学;2016年

4 陈晓梅;电磁流量计在废硫酸装置中的应用[D];北京化工大学;2015年

5 贺琳琳;非满管电磁流量计的研究与设计[D];哈尔滨理工大学;2016年

6 连翔;电磁流量计抗干扰的研究[D];上海交通大学;2009年

7 何小克;基于数模混合相关测量法的电磁流量计信号调理电路的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年

8 宋海龙;智能电磁流量计设计[D];西安电子科技大学;2010年

9 饶蕾;非满管电磁流量计的研究[D];浙江大学;2010年

10 杨勇;非满管电磁流量计测量方法与实验装置研究[D];合肥工业大学;2010年

，

本文编号：877433