涡轮流量传感器粘度修正及智能信息处理单元的研制

摘要

涡轮流量计应用十分广泛。它具有高精度、宽量程、脉冲输出等优点,被广泛应用于流量标准装置、油品贸易计量、工业生产过程和科学实验等。但被测流体介质粘度的变化会对涡轮流量计的仪表特性造成较大影响,如果不对其仪表系数进行修正则会产生较大测量误差。
　　为了提高宽粘度流体测量时的精度,本文对涡轮流量传感器叶轮稳定转动时的力矩平衡方程进行了详细分析,基于精确的涡轮流量传感器数学模型,提出了一种仪表系数粘度影响修正方法,以运动粘度和频率除以粘度的比值分别作为自变量,通过由实验数据拟合出的函数得出修正后的仪表系数。
　　在天津大学的变粘度油流量实验装置针对DN10口径的涡轮进行了粘度修正算法的拟合和验证实验,又在河南新乡国防工业计量站可变粘度标准装置针对DN10和DN50口径的涡轮进行了拟合和验证实验。实验结果表明在9.14cst~31.46cst的粘度范围内,修正方法使DN10口径的涡轮流量传感器的测量精度由7.0％提高到了1.2%,在9.67cst~42.67cst的粘度范围内,修正方法使DN10口径的涡轮流量传感器测量精度由7.8%提高到了3.88%,在9.07cst~43.37cst的粘度范围内,修正方法使 DN50口径的涡轮流量传感器的测量精度由6.8%提高到了2.37%。
　　设计了涡轮流量计智能信息处理单元,以MSP430单片机作为其处理器,3.6V和24V双电源供电设计,HART通讯功能,点阵式液晶显示,具有掉电瞬时数据存储以及低电压报警功能,4mA-20mA电流输出功能,外扩看门狗功能,按键参数置入功能,脉冲信号处理和采集功能,流量上下限报警功能,超低功耗设计以及本安防爆设计。系统具有较高的硬件抗干扰能力和软件可靠性,结合本课题设计的粘度修正算法,能够稳定、可靠、高精度的测量宽粘度流体介质。

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第一章 绪论

1.1涡轮流量计及智能处理单元的意义

1.2涡轮流量计的研究和发展现状

1.3本课题的研究内容和创新点

1.4论文章节安排

第二章 涡轮流量传感器粘度影响修正算法的研究

2.1引言

2.2涡轮流量传感器数学模型

2.3涡轮流量传感器粘度影响修正方法

第三章 涡轮流量传感器粘度影响修正算法的实验验证

3.1实验装置

3.2 实验方案

3.3实验数据及结果分析

3.4实验结论

第四章 涡轮流量计智能信息处理单元的硬件电路设计

4.1基于MSP430单片机的智能信息处理单元的硬件设计方案

4.2 智能处理单元的硬件电路设计

4.3硬件抗干扰及电磁兼容性设计

第五章 涡轮流量计智能信息处理单元的系统软件设计

5.1基于MSP430单片机的智能信息处理单元的软件设计方案

5.2智能信息处理单元的软件模块设计

5.3智能信息处理单元软件可靠性设计

第六章 总结与建议

6.1 总结

6.2 建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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