基于静电传感器的气固两相流固相速度测量研究

摘要

随着现代工业的迅速发展，工业生产对过程参数检测及控制的要求越来越高。气固两相流广泛存在于工业生产和生活中，其中对固相速度的测量对两相流体理论研究以及工业生产安全、经济、高效运行和环境保护都具有重要意义。 基于静电感应原理的静电传感器具有结构简单，价格低廉，易于实现及可实现非接触测量等优点，在测量气固两相流参数中有很好的应用前景。本文对基于静电传感器的气固两相流固相速度的测量进行研究，同时利用互相关法了对气固两相流固相速度进行测量。主要工作如下: (1)对静电传感器进行仿真，分别分析了插入式静电传感器空间灵敏度分布，包括轴向和径向分布，得到了颗粒越靠近电极其灵敏度越高以及环式传感器越靠近传感器电极，产生的感应电荷量就越大的结论。 (2)系统电路的设计与实现。包括对模拟信号进行处理的电路设计和对模拟信号进行数据采集和数据处理的电路设计。 (3)对相关法进行了探究。运用伪随机序列来仿真实现互相关算法的验证以及信噪比对相关运算的影响，得到了信噪比越高，影响越小。 (4)对系统软件的设计。包括对下位机的数据采集程序、数据处理程序、、与上位机通信的程序以及测速的互相关算法和基于MATLAB GUI的上位机界面的设计。 (5)进行了互相关法测速实验，增加了屏蔽电缆，将数字板与模拟板分离，制作了屏蔽铜网，从而得到了比以往更稳定的实验效果。通过对实验结果的分析给出了完善的互相关法测速系统及其测量结果。

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摘要

第1章绪论

1．1气固两相流固相速度测量的意义及现状

1．2气固两相流固相速度测量方法

1．3本课题的主要工作及章节分布

第2章系统测量原理及传感器研究

2．1系统原理

2．2静电法测量原理

2．2．1静电法测量机理

2．2．2交流静电感应与直流静电感应技术的比较

2．2．3静电传感器等效电路

2．3静电传感器研究

2．3．1静电传感器种类

2．3．2静电传感器模型与仿真

2．4本章小结

第3章系统硬件设计

3．1模拟电路设计

3．1．1前置级的设计

3．1．2滤波电路

3．1．3增益可控放大电路

3．1．4电压范围转换电路

3．2数字采集与运算电路

3．2．1 LPC2468介绍

3．2．2外部AD采样

3．2．3数据通信

3．2．4数码管显示

3．3本章小结

第4章系统算法与软件设计

4．1下位机数据采集与通信

4．2互相关法测速

4．2．1信号的预处理

4．2．2互相关算法

4．2．3插值处理

4．3上位机软件设计

4．3．1 MATLAB GUI界面设计过程

4．3．2串口通信程序编写

4．4本章小结

第5章系统调试与结果分析

5．1系统实验装置

5．2系统抗干扰措施

5．3互相关法测速实验

5．3．1相关法的仿真验证实验

5．3．2风机在不同电压下的测量结果

5．3．3 MAX313接入后的信号对系统的影响

5．4误差分析

5．5本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢