电容式砂石计量物位仪开发与研究

摘要

物位是工业检测中的重要过程量，它不仅是物料消耗量或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。物位测量技术广泛应用于建筑、石油、化工、矿山、储运等工业生产领域，对于提高产品质量，优化过程控制具有十分重要的作用。本文将电容式物位计其应用于砂石在线计量，以改善混凝土抖和计量系统的准确性和可靠性，从而提高混凝土产品的质量。 由于电容式传感器本身测量信号变化量比较小，而砂石计量时工作环境又比较恶劣，干扰信号强，如何克服杂散电容信号的影响，得到准确的测量结果，是本文的研究重点。 本文在比较多种测量微小电容方法后选用充放电方法，基于充放电法，本文设计了两种电路，对两种电路的比较，选性能优者，并在信号传递过程中应用“驱动电缆法”开发出测量稳定，抗干扰能力强的电路方案。针对电容式物位仪特点，由于各种非线性因素的影响，导致砂石料位与输出电压之间存在非线性关系，本文利用神经网络极强的非线性拟合特点，处理实验数据，获得了很好的逼近效果。为了实现电容式砂石计量物位仪的智能化控制，本文采用AT89C52单片机为微处理器，完成了系统的硬、软件设计并制作了实验样机。 对研制的电容式砂石计量物位仪，进行了功能和性能实验。实验表明，本测量系统抗干扰能力强、重复性好，具有较好的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究的目的和意义

1.2目前物位测量方法

1.3国内外研究现状

1.3.1物位仪表的研究现状

1.3.2电容传感器研究现状

1.4本课题的研究内容

1.5本章小结

第二章传感器设计与电容测量方法

2.1电容式传感器工作原理

2.2电容式砂石料位计量仪设计

2.3微电容测量方法研究现状与分析

2.4本章小结

第三章硬件电路

3.1系统总体方案

3.2信号检测电路

3.2.1基于MAX4662的检测电路

3.2.2基于二极管的检测电路

3.2.3调零放大电路

3.3信号处理电路

3.3.1单片机的选择

3.3.2 LCD显示电路

3.3.3键盘电路

3.3.4模数转换电路

3.4硬件抗干扰措施

3.5检测电路实验对比

3.6本章小结

第四章数据处理

4.1数据预处理

4.2实验数据拟合

4.2.1曲线拟合法

4.2.2神经网络拟合法

4.3本章小结

第五章系统软件

5.1系统主程序

5.2滤波子程序

5.3键盘子程序

5.4采样子程序

5.5显示子程序

5.6本章小结

第六章系统误差分析及改进方案

6.1脉冲发生电路误差分析与改进

6.2传感器本身带来的误差分析与改进

6.3电流-电压转换电路误差分析与改进

6.4数据采集电路误差分析与改进

6.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间参与的科研项目及发表论文