一种多参量智能变送器的研究与设计

摘要

在航空航天，环境保护，能源计量，工业生产等众多领域，流量是一个重要的计量参数。随着各领域技术的不断进步，人们对流量测量的要求越来越高，具有能够进行多参数采集及实时数据处理的智能流量仪表的需求日益凸显。而目前普遍使用的流量仪表仍然是由多台单参数仪表组合而成的，不仅测量精度低，而且难以满足人们越来越高的测量要求。针对传统流量计的不足，本文提出了一种多参量智能变送器。这种多参量变送器可以同时测量工业管道中某点的温度，压力，差压信号，并即时进行数据运算和处理，输出最终的流量值。另外，它还具有故障自诊断、数据自动恢复、与现场总线进行实时通信、可接收多种节流装置和温度传感器的输出信号等功能，智能性较传统流量仪表更高。上述这些特点使得多参量变送器不仅大大提高了流量测量的精度和速度，同时也简化了仪表安装维护程序，满足了流量测量中对于多参数采集和数据实时处理的要求。
　　整个系统由硬件和软件两大部分组成，以单片机为核心统一进行多通道数据采集和数据处理。硬件部分包括前置测量电路、信号调理电路、AD转换电路和单片机最小系统及其控制电路。其中，键盘部分设为六个按键，这样既可以方便用户学习使用，又可以简化操作步骤，降低误操作的可能性。软件部分主要包括仪表初始化、数据采集、数据处理、键盘显示、数字滤波、通信等软件模块。在仪表可靠性上，一方面严格按照电路布线原则进行布线，一方面通过软硬件相结合的方法，在最大程度上提高仪表的抗干扰性能和低功耗特性。最终的实验结果表明，多参量变送器在流量测量精度和抗干扰性方面，较传统流量计均有所提高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 流量测量的意义

1．3 流量测量仪表简介

1．4 流量测量仪表的分类

1．5 流量测量仪表的发展及现状

1．5．1 流量测量仪表的发展

1．5．2 流量测量仪表的现状

1．6 课题的主要研究内容

1．6．1 多参量智能变送器的特点及优势

1．6．2 本课题研究内容

1．7 本章小结

第2章 流量测量技术

2．1 流量测量技术概述

2．2 差压流量测量技术

2．2．1 差压式流量测量原理及计算公式

2．2．2 常用差压式节流装置简介

2．3 温压补偿原理及方法

2．3．1 温压补偿的基本原理

2．3．2 一般气体的温压补偿方法

2．3．3 蒸汽的温压补偿方法

2．4 本章小结

第3章 多参量变送器的整体结构和硬件设计

3．1 多参量变送器的仪表性能

3．2 多参量变送器的整体结构设计

3．3 多参量变送器测量电路的基本结构

3．4 各部分的电路设计

3．4．1 压力测量电路的设计

3．4．2 差压测量电路的设计

3．4．3 温度测量电路的设计

3．4．4 信号转换电路的设计

3．4．5 单片机最小系统的设计

3．4．6 键盘及显示电路的设计

3．4．7 数据存储电路的设计

3．4．8 通信接口电路的设计

3．4．9 电源电路的设计

3．4．10 系统的抗干扰措施

3．5 本章小结

第4章 多参量变送器的软件设计

4．1 软件系统的整体设计思路

4．1．1 软件系统的工作过程分析

4．1．2 软件系统整体结构

4．2 各子模块的程序设计

4．2．1 主监控程序的设计

4．2．2 仪表初始化子程序的设计

4．2．3 数据采集子程序的设计

4．2．4 软件抗干扰设计

4．2．5 键盘显示子程序的设计

4．2．6 通信子程序的设计

4．2．7 数据处理子程序的设计

4．3 本章小结

第5章 系统调试与实验

5．1 系统的整体调试

5．1．1 电源电路的调试

5．1．2 其他硬件电路的调试

5．2 系统实验结果分析

5．2．1 滤波测试结果分析

5．2．2 测量精度的实验结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢