螺旋不连续加料出料段颗粒填充率检测方法及系统研究

发布时间：2017-05-25 17:25

  本文关键词：螺旋不连续加料出料段颗粒填充率检测方法及系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在工农业生产中有大量粉粒物料需要通过螺旋不连续定量加料的方式实现定量配料和定量包装。螺旋不连续加料属于气/固两相流体系,与传统单相流体相比,固相流体在管道中发生着不可预测的变化,大大增加了参数测量的难度,其中颗粒填充率是颗粒流动中常测量的参数之一。尤其在螺旋不连续定量加料过程中,颗粒填充率是衡量螺旋不连续加料效果的重要指标,颗粒填充率的获取对提高工农业中生产定量配料和包装的质量和效率等均有重要意义。本文结合实际螺旋加料装置结构,采用基于电容法测量技术的颗粒填充率检测方法,开展螺旋不连续加料管体内出料端颗粒填充率检测方法及应用试验研究。具体工作如下:首先,综合分析国内外关于颗粒填充率检测的方法,结合课题要求,选择电容法测量技术测量颗粒填充率;理论分析其检测原理,建立数学模型,在已有螺旋加料机输送管道结构基础上设计传感器结构模型;探讨分析主要因素包括螺旋电极张角、屏蔽罩、径向电极及待检测区域周围物料填充情况对填充率检测性能的影响。其次,基于有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 4.3a,确定传感器输出性能仿真内容及步骤,对传感器二维有限元仿真建模,并设置仿真参数,仿真探讨了屏蔽罩、径向电极以及传感器的不同结构参数大小对传感器输出性能的影响,通过分析对比得到较优传感器结构参数,为制作实际传感器提供了理论依据。然后,根据仿真分析结果,结合实际情况,制作了填充率检测传感器。采用MSP430F149单片机和MS3110电容转换芯片,设计了检测系统硬件及主要软件,在IAR集成软件开发环境下进行了检测系统软硬件联合调试,实现了微弱电容的测量。最后,以直径1 mm的西米作为填充物料,开展填充率传感器输出性能试验、标定试验和颗粒填充率测量性能试验。试验结果表明,颗粒填充率检测的实际值与理论值之间的相对误差在-6.28%~5.66%之间。
【关键词】：颗粒填充率 电容法 有限元分析 微弱电容检测
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 颗粒填充率检测国内外研究现状11-13
• 1.2.2 电容法测量颗粒填充率国内外研究现状13-17
• 1.2.3 电容传感器结构设计国内外研究现状17-18
• 1.3 主要研究内容及章节安排18-20
• 第二章 电容法颗粒填充率检测方法机理分析20-25
• 2.1 电容法颗粒填充率检测方法概述20
• 2.2 电容法颗粒填充率检测传感器结构模型20-22
• 2.3 填充率检测机理及数学模型22-23
• 2.4 填充率检测影响因素分析23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 颗粒填充率传感器输出性能仿真分析25-40
• 3.1 有限元分析及COMSOL软件介绍25
• 3.2 传感器输出性能仿真内容及步骤25-27
• 3.3 仿真建模与参数设置27-32
• 3.3.1 传感器有限元模型的数学描述27-28
• 3.3.2 传感器的有限元模型28-32
• 3.4 屏蔽罩与径向电极对传感器输出性能影响32-33
• 3.5 传感器结构参数对传感器输出性能影响33-39
• 3.5.1 屏蔽罩半径对电容影响模拟分析33-35
• 3.5.2 电极张角对电容影响模拟分析35-36
• 3.5.3 径向电极嵌入深度对电容影响模拟分析36-38
• 3.5.4 检测区域周围物料分布对电容影响模拟分析38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 颗粒填充率检测系统设计及调试40-56
• 4.1 检测系统总体设计40-41
• 4.2 检测系统硬件设计41-47
• 4.2.1 颗粒填充率检测传感器设计41
• 4.2.2 电容转换模块设计41-45
• 4.2.3 单片机控制单元45
• 4.2.4 液晶显示模块45-46
• 4.2.5 电源模块46-47
• 4.3 检测系统软件设计47-53
• 4.3.1 软件开发环境47-48
• 4.3.2 程序设计48-53
• 4.4 检测系统软硬件调试53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 颗粒填充率检测试验研究56-63
• 5.1 试验研究内容56-57
• 5.2 颗粒填充率传感器输出性能试验及标定57-61
• 5.3 颗粒填充率测量性能试验61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 本文主要研究工作63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间学术成果70

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