基于应变式传感器的固体物位测量系统的设计与开发

摘要

在许多工业生产过程中，需要对固体原料、中间产品以及最终成品的物位进行实时检测，物位是安全生产、科学调度必须掌握的基本参数。由于有些物位(如水泥料仓中)的检测环境恶劣，粉尘多、电磁干扰强、物料易凝结、易黏附等，使得现行的一些固体物位测量系统无法正常工作。因此，有必要设计并开发能在恶劣环境下工作的固体物位测量系统。 本文针对上述物位测量的特殊性，提出了一种基于应变式传感器的固体物位测量系统，设计并搭建了实验样机。通过传感器的优化设计较好地解决了高粉尘、强干扰、易凝结条件下的物位测量问题。同时该系统具有高速、稳定的优点。 本论文完成的主要工作有： (1)完成了固体物位测量系统的整体设计，包括检测机理的研究、系统的结构等。 (2)完成了传感器设计，包括传感器的总体结构设计，弹性元件--铍青铜薄片的设计等。 (3)完成了基于MSP430和CPLD的硬件设计，并完成了实验样机的搭建和调试。 (4)完成了MSP430和CPLD的软件设计，包括MSP430的数据采集和数据处理模块，CPLD的传感器控制模块和显示模块等。 (5)进行了固体物位测量系统的测试实验及实验结果分析。

目录

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声明

第一章绪论

1.1前言

1.2固体物位测量的发展状况

1.3本课题的意义和主要内容

第二章传感器设计

2.1传感器的设计原理

2.2料仓的受力分析与计算

2.3传感器总体结构设计

2.4弹性装置设计

2.5电阻应变片的应用设计

第三章系统硬件设计

3.1控制系统硬件的总体设计

3.2信号采集电路的硬件设计

3.3 MSP430单片机功能模块的硬件设计

3.4 CPLD功能模块的硬件设计

3.5信号输出模块的硬件设计

3.6电源电路设计

第四章 系统软件设计

4.1 MSP430单片机程序设计

4.2 CPLD程序设计

第五章测试实验及实验结果分析

5.1弹性装置工作稳定性实验

5.2弹性装置在部分被凝结物覆盖的情况下的工作稳定性实验

5.3输出电路线性度实验

5.4固体物位测量系统整体实验

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

致谢