基于旋转式的液体流变特性检测装置软件设计

摘要

粘度是衡量液体流变特性的一个重要指标，在石油、化工、电力、食品等很多领域，测定流体的粘度和流动特性至关重要。介电常数（又称电容率）是表征物质电性能的一个重要参数，流体在旋转下介电常数可能发生变化。目前，我们可以使用粘度计单独测量流体粘度，也可以使用介电谱仪单独测量出流体的介电常数，但是，还没有装置能够同时测量在旋转状态下的流体的粘度值和介电常数。
　　本文设计了一种基于旋转法的液体流变特性检测装置，该装置实现了粘度计与介电谱仪的集成联用，能够同时测量流体在旋转时的粘度值和介电常数。我们采用导电滑环解决了转子和容器之间的电信号传递问题，从而实现粘度计与介电谱仪的集成联用。
　　我们用粘度检测装置测量流体粘度时，容器内流体温度的准确性和稳定性至关重要，因此，本文设计的装置具有温度测控功能，能够将容器内的温度保持在设定值附近。本文具体研究了多种温度控制算法，结合几种算法的优势，本文设计了一种基于脉宽调制控制的改进模糊控制算法,该算法结合了基本模糊控制、仿人工智能控制和改进Bang-Bang控制算法，具有响应速度快、过渡时间短、超调量小、稳态误差小等优点。
　　步进电机是旋转粘度检测装置的重要组成部分，通过步进电机，我们可以得到精确的旋转速度，而转速是旋转粘度检测装置测量粘度的一个重要指标，转速的稳定性和精确度将直接影响到粘度值的测量精度。但是，步进电机启动时容易出现卡死、失步等问题，因此，我们研究设计了几种步进电机启动算法，并比较了它们的效果，最终，设计了指数型的步进电机启动算法，很好的解决了步进电机的启动问题。
　　最终，我们完成了装置的设计，使用单片机作为主控制器，并将设计的算法运用到了程序中，实现了一定温度下液体粘度值与介电常数的同时测量，并将测量的结果实时显示在了液晶屏上。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 基于旋转式的流变检测技术研究

1.4 本文的主要研究内容

1.5 本文章节安排

第二章 液体参数检测基本原理

2.1 粘度测量原理

2.2 温度测量原理

2.3 介电常数测量原理

2.4 本章小结

第三章 系统的设计与实现

3.1 系统的硬件设计

3.2 系统的软件设计

3.3 本章小结

第四章 系统控制算法设计

4.1 步进电机控制算法

4.2 温度控制算法

4.3 本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1 实验设备图

5.2 步进电机控制结果分析

5.3 温度控制结果分析

5.4 粘度测量结果分析

5.5 介电常数测量

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢