学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于电磁检测技术的导电液体参数测量

作　者: 徐凯
导　师: 尹武良
学　校: 天津大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 电磁检测高频液位测量相含率测量
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本论文属于电磁检测技术范畴，研究之目的在于：通过高频电磁激励手段，配合新颖的电磁传感器设计，实现低电导率物质的物理参数实时测量，如两相流相含率测量、导电液体的液位测量。电磁检测技术，泛指任何利用电磁原理、电磁现象实现被测对象物理量检测的技术。电磁检测技术以电磁感应原理为基础，以电磁线圈为传感器，以电导率和磁导率为核心检测对象，是一种检测速度快、灵敏度高、可靠性好的非接触非侵入式无损检测技术。自2007年以来，作者先后参与完成了低频模拟式电磁层析成像系统、基于电磁检测的金属工件参数测量、高频数字式电磁层析成像系统等科研项目。本文正是在总结借鉴以上研究基础上，采用高频电磁激励手段，实现了低电导率物质的参数测量，在电磁检测方面有一定参考意义和潜在应用价值。本文的主要创新点体现在以下方面：第一、高频电磁激励系统的硬件实现。为了实现低电导率物质的参数测量，有必要提高电磁检测系统的激励频率。为了克服高频激励系统中感应信号易受干扰、传输困难、需要高速处理等技术问题，分别设计了前端板电路、多级放大电路，提高了信号处理速度与质量，保证了原始测量数据的准确性。第二、灵敏度推算及传感器优化设计。本文推导了电磁检测系统的灵敏度公式，给出了基于场量提取法的灵敏度计算方法。提出了传感器灵敏度评价指标，并以此为依据设计优化了电磁检测系统的传感器结构。第三、开发出了基于电磁螺旋传感器的相含率测量系统。创造性地提出了螺旋式电磁传感器结构，采用场量提取法、模拟扰动法两种方法计算了4种传感器的灵敏度，以灵敏度计算为依据实现了电磁传感器的张角优化，开展了相含率测量的硬件实验。第四、完成了基于高频电磁激励的导电液体液位测量系统。通过灵敏度计算确定了不同液位测量场合的最佳电磁传感器配置，开展了导电液体液位测量的硬件实验，进行了误差分析，给出了基于高频激励的液位测量技术的方法步骤和指导建议。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 电磁检测技术  8-12
    1.1.1 电磁检测技术概述  8
    1.1.2 电磁检测技术基本原理  8-9
    1.1.3 电磁检测技术的分类及发展  9-12
  1.2 本论文的研究内容  12
  1.3 本论文的组织结构  12-14
第二章电磁检测理论基础  14-28
  2.1 麦克斯韦方程组  14-15
  2.2 扩散方程  15-18
  2.3 灵敏度的推导  18-22
    2.3.1 灵敏度的计算方法  18
    2.3.2 基于场量提取法的灵敏度推算  18-22
  2.4 电磁传感器的解析解分析  22-25
  2.5 有限元法  25-28
第三章电磁检测系统的硬件设计  28-41
  3.1 电磁检测系统组成  28-30
  3.2 基于 FPGA 的控制电路  30-31
  3.3 前端板电路  31-32
  3.4 多级放大电路  32-33
  3.5 信号解调  33-40
    3.5.1 正交序列解调方法  33-36
    3.5.2 正交序列解调的频域解释  36-38
    3.5.3 基于正交序列解调的半周期采样方案  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章基于电磁螺旋传感器的相含率测量技术  41-56
  4.1 相含率测量概述  41-42
    4.1.1 相含率测量的必要性  41
    4.1.2 目前的相含率测量手段  41
    4.1.3 电磁式相含率测量的基本原理  41-42
  4.2 电磁螺旋传感器的结构设计  42-43
  4.3 灵敏度计算与优化  43-48
    4.3.1 灵敏度计算方法  43-44
    4.3.2 灵敏度计算结果分析  44-46
    4.3.3 基于灵敏度分析的传感器结构优化  46-48
  4.4 有限元计算  48-52
    4.4.1 有限元计算步骤  48-51
    4.4.2 有限元计算结果分析  51-52
  4.5 硬件实验  52-54
  4.6 本章小结  54-56
第五章基于高频电磁激励的液位测量研究  56-68
  5.1 液位测量概述  56-57
    5.1.1 液位测量的必要性  56
    5.1.2 已有的液位测量手段  56
    5.1.3 电磁式液位测量基本原理  56-57
  5.2 电磁传感器结构设计  57
  5.3 灵敏度计算与仿真  57-61
    5.3.1 灵敏度计算方法  58
    5.3.2 灵敏度计算结果分析  58-61
  5.4 硬件实验  61-63
  5.5 误差分析  63-66
  5.6 本章小结  66-68
第六章总结与展望  68-70
参考文献  70-74
发表论文和参加科研情况说明  74-75
致谢  75

基于电磁检测技术的导电液体参数测量

内容摘要

全文目录

相似论文