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高温超导磁悬浮车液氮液位测试装置设计

作 者: 杜中
导 师: 邓昌延
学 校: 西南交通大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 低温系统 液氮液位 铂电阻温度传感器 Pt100 液位监测
分类号: TP29
类 型: 硕士论文
年 份: 2005年
下 载: 168次
引 用: 1次
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内容摘要


在高温超导磁悬浮车运行过程中,必须时刻监测低温系统中的液氮液位以保证高温超导磁悬浮车的安全运行。 由于杜瓦瓶尺寸及强磁场的限制,市面上现有的液位传感器无法对杜瓦瓶中液氮液位进行监测。为此选用薄膜式铂电阻温度传感器Pt100,用测温的方式实现对液氮液位的间接测量。 本设计利用温度传感器阻值随温度变化的特性,对Pt100阵列提供恒流激励,然后测量每个RTD上的电压,求出其阻值以得出该RTD所处点的温度,判断是否位于液氮液面以下。通过多点综合,最后确定当前杜瓦瓶中的液氮液位。 硬件电路由运放ICL7650构成精密恒流源、利用Pt100制作的液氮液位传感器、利用CD4067构成的48通道差动复用器、电压放大电路和基于μPSD3251的核心模块构成。核心模块则由LED显示电路、JTAG接口电路和RS232/485接口电路构成。测试软件则由LED显示、RS232通信、数字滤波和液位测量等模块构成。最终实现液氮液位的测量、显示和串行数据上传。 通过安装和调试,该装置成功地实现了对高温超导磁悬浮车液氮液位的自动实时监测。试验结果表明,该装置精度为±5mm,可靠性高,灵活性强,速度快,易扩充,性价比高。完全满足高温超导磁悬浮车液氮液位的测试要求。该装置还可用于液氢、液氧等低温液体及油类液体的液位监测。 本设计还存在一些需要改进的地方,如简化模拟信号处理电路,采用单电源工作,提高集成度,采用分辨率更高的ADC等。本设计进一步优化改进,可形成一新型低温液位监测产品。

全文目录


第1章 绪论  8-10
  1.1 课题的背景、意义和目标  8
  1.2 课题完成的工作  8-9
  1.3 论文的组织结构  9-10
第2章 液氮液位测试装置硬件设计  10-30
  2.1 液氮液位测试装置的硬件结构  10-11
  2.2 液氮液位传感器设计  11-13
    2.2.1 薄膜式铂电阻温度传感器元件的选取  11-12
    2.2.2 液位传感器设计  12-13
  2.3 模拟信号处理电路设计  13-24
    2.3.1 电阻测量原理  15-16
    2.3.2 精密恒流源设计  16-20
    2.3.3 多通道差动复用器电路设计  20-22
    2.3.4 电压放大电路设计  22-24
  2.4 系统硬件核心模块设计  24-30
    2.4.1 μPSD3251简介  26-27
    2.4.2 LED显示电路  27-30
第3章 液氮液位测试软件设计  30-39
  3.1 液氮液位测试软件总体设计  30-32
  3.2 定时程序设计  32-33
  3.3 多通道差动复用器控制程序设计  33
  3.4 ADC控制程序设计  33-34
  3.5 数据处理程序设计  34-37
    3.5.1 数字滤波  34-35
    3.5.2 确定液位的程序设计  35-37
  3.6 LED显示程序设计  37-38
  3.7 RS232通信程序设计  38-39
第4章 液氮液位测试装置调试  39-50
  4.1 液位传感器调试  39
  4.2 模拟信号处理电路调试  39-40
  4.3 多通道差动复用器电路调试  40
  4.4 电压放大电路调试  40-41
  4.5 系统硬件核心模块调试  41-42
  4.6 系统总体调试  42-49
  4.7 液位测试结果分析  49-50
结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  55-56
附录1 PT100分度表(-200℃ - +50℃)  56-57
附录2 μPSD3251功能模块介绍  57-59
附录3 电源电路  59
附录4 复位电路  59-60
附录5 RS232通信接口电路  60-61
附录6 RS485通信接口电路  61-62
附录7 JTAG接口电路  62-64
附录8 时钟电路  64-65
附录9 多通道差动复用器控制真值表  65-66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化技术在各方面的应用
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