基于热扩散式恒功率流量测量研究

发布时间：2017-10-08 10:26

  本文关键词：基于热扩散式恒功率流量测量研究

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【摘要】：在科技飞速发展的现代社会中,流量测量技术在工业管道运输与人们生活中都得到了广泛的应用,流量计的作用也越来越重要。由于传统的涡轮流量计不能精确的检测低流流速,并且使用时间久了之后会出现严重的水垢堵塞现象,不便于长期稳定使用,会对生产生活造成严重的影响,因此本文针对传统仪表的不能对小流量精确测量的缺陷,研制出一种新型的热式质量流量方法。目前对热式质量流量测量的研究主要分为两个方面:恒温差式质量流量计、恒功率式质量流量计。恒功率流量测量的测量方法是在测量管道中插入两个温度传感器PT100,分别用来测量流体温度与速度,并对测速传感器恒功率加热,根据两个传感器的温度差来计算流体速度,由于在测量过程中仅使用了两个温度传感器,不需要动力器件,因此几乎不影响水流速。本设计对恒功率式流量计与恒温差式流量计的优缺点进行详细对比可知恒功率式质量流量计更具有优越性。本文通过详细分析恒功率热式质量流量计测量原理,设计了以TMS320F2812为系统核心的测量电路。针对目前的恒功率式质量流量计控制功率不稳定的情况,本文提出的采用模糊PID算法控制数字电位器来保证对测速传感器的加热功率保持恒定,不仅提高了恒功率流量计的测量精度,并且使其具有更广泛的适用范围。最后利用设计电路进行测量实验,由实验结果证明本系统具有对小流量测量精确、测量范围大,适用环境广等优点。
【关键词】：热式质量流量计 恒功率法测流量 模糊PID控制
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 热式质量流量计的特点与发展9-11
• 1.2.1 热式质量流量计特点：10
• 1.2.2 热式质量流量计的发展方向10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 第二章 恒功率热式质量流量测量原理研究15-23
• 2.1 流量测量流层分布与常用流量计15-17
• 2.1.1 层流与湍流15-16
• 2.1.2 常用流量计16-17
• 2.2 热式质量流量计测量方法17-20
• 2.2.1 恒温差式流量计18
• 2.2.2 恒功率式流量计18-19
• 2.2.3 两种测量方法比较19-20
• 2.3 恒功率式质量流量计工作原理20-22
• 2.4 本章总结22-23
• 第三章 模糊PID控制与数字滤波算法研究23-36
• 3.1 传统PID控制系统设计23-26
• 3.1.1 模拟PID控制算法23-24
• 3.1.2 数字PID控制算法24-25
• 3.1.3 PID控制参数计算25-26
• 3.2 模糊PID控制器的设计26-30
• 3.2.1 模糊控制系统26-27
• 3.2.2 模糊PID原理27-29
• 3.2.3 设计模糊控制器的控制规则29-30
• 3.3 数字滤波算法分析30-35
• 3.3.1 数字滤波器概述31
• 3.3.2 FIR数字滤波器的线性相位约束条件31-33
• 3.3.3 FIR数字滤波器窗函数设计方法33-35
• 3.4 本章总结35-36
• 第四章 恒功率热式质量流量计设计与实现36-48
• 4.1 系统方案总体设计36
• 4.2 系统硬件电路设计36-42
• 4.2.1 测量模块设计36-38
• 4.2.2 程控电源模块设计38-39
• 4.2.3 运算通信模块设计39-41
• 4.2.4 A/D转换模块41-42
• 4.3 软件部分设计42-46
• 4.3.1 软件部分设计思路42
• 4.3.2 系统工作流程42-43
• 4.3.3 控制功率子程序设计43-44
• 4.3.4 数据滤波子程序设计44-45
• 4.3.5 采样模块子程序设计45-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第五章 系统测试和数据分析48-53
• 5.1 实验平台搭建48-49
• 5.2 热式质量流量计温差影响的测试与分析49-52
• 5.2.1 流体温度对流量测量的影响49-51
• 5.2.2 加热功率对流量测量的影响51-52
• 5.3 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-57
• 发表文章目录57-58
• 致谢58-59

【参考文献】

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1 黄步余,顾祥柏,王立奉,王凤瑞;热质量流量计及其应用[J];石油化工自动化;1998年04期

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本文编号：993495