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二线制电容式涡街流量变送器的研究

作　者: 汤剑
导　师: 李昌禧
学　校: 华中科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电容式涡街流量计低功耗抗干扰二线制 HART
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着我国科学技术的快速发展,流量的检测广泛应用于石油、化工等行业的控制和计量方面。由于电容式涡街流量计具有灵敏度高、抗振性强、安装方便等突出的优点,因此在各种各样的流量计中,电容式涡街流量计的应用范围广、潜力大。但是,其依然具有精度较低、功耗较大、存在测量死区等不足。因此,进行二线制电容式涡街流量变送器的研究很有意义。论文首先详尽地介绍了各种流量计的特点以及国内外最新研究状况。然后对差动开关电容涡街流量传感器和电荷放大器进行数学建模,在此数学模型的基础上,着重分析了被测流体涡街力与检测元件偏转角之间的关系,并提出一种如何减小测量死区的方法。在理论分析的基础上,本文提出了系统的总体设计方案。系统以超低功耗单片机MSP430F149和新型环路供电模数转换芯片AD421为系统硬件核心。文中详细介绍了电荷/电压转换电路、滤波整形电路、人机接口电路和HART通信电路等部分的电路设计;根据单片机的任务分别描述了测频子程序、显示子程序、按键扫描子程序和HART通信子程序的软件设计。由于受实际条件的限制,只进行了部分电路实验。实验结果表明,该系统的设计达到了低功耗的要求,测量范围宽,线性度好,测量精度高,抗干扰能力强。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪言  8-15
  1.1 论文的研究背景  8-10
  1.2 研究的目的和意义  10-12
  1.3 国内外研究综述  12-14
  1.4 本文安排  14-15
2 方案设计  15-25
  2.1 涡街流量计原理  15-16
  2.2 涡街流量计的结构  16-17
  2.3 总体方案概述  17-19
  2.4 建模与仿真  19-25
3 系统硬件设计  25-46
  3.1 系统的硬件结构  25-26
  3.2 信号调理电路  26-32
  3.3 数字信号处理电路  32-35
  3.4 按键与显示电路  35-37
  3.5 4～20MA 输出电路  37-38
  3.6 HART 通信  38-44
  3.7 硬件抗干扰技术  44-46
4 系统软件设计  46-57
  4.1 系统软件的总体设计  46-48
  4.2 测频子程序设计  48-50
  4.3 显示子程序设计  50-52
  4.4 按键扫描子程序设计  52-53
  4.5 HART 通信子程序设计  53-55
  4.6 软件抗干扰措施  55-57
5 部分电路实验与结果分析  57-60
  5.1 信号调理电路的静态实验  57-58
  5.2 变送器性能实验  58-59
  5.3 改进方案  59-60
6 总结与展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录攻读硕士学位期间发表的论文目录  65

二线制电容式涡街流量变送器的研究

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