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湿蒸汽湿度测量系统的研究与实现

作　者: 李培培
导　师: 张淑娥
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 湿蒸汽湿度测量误差分析频率跟踪模块频率测量模块
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
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内容摘要

湿度被定义为气体中水蒸汽的含量,是一个重要的环境参数。湿蒸汽湿度的准确测量对常规电站中大型冷凝式蒸汽透平具有重要意义。本文根据微波谐振腔的谐振频率随腔内介质的介电常数变化而发生偏移这一原理,设计了基于微扰的湿蒸汽湿度测量系统,并进行了系统误差分析。通过检测谐振腔谐振频率的偏移可以得到湿蒸汽的介电常数,由介电常数和蒸汽湿度的关系,进而确定蒸汽的湿度。测量系统包括频率跟踪模块和高精度的频率测量模块。频率跟踪模块采用单片机,实现VCO的输出频率与谐振腔的谐振频率实时相等。频率测量模块采用多周期同步测量与量化延迟法相结合的测量方法,使测量分辨率达到了0.1Hz。设计中采用了CPLD芯片,用VHDL语言编程,提高了设计的效率。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-7
第一章引言  7-11
  1.1 课题背景  7
  1.2 研究现状  7-10
  1.3 本课题研究内容  10-11
第二章蒸汽湿度测量系统分析  11-18
  2.1 微扰蒸汽湿度测量系统  11-15
    2.1.1 蒸汽湿度测量原理  11-13
    2.1.2 流动湿蒸汽湿度与介电常数的关系  13-14
    2.1.3 湿蒸汽介电常数与频率的关系  14
    2.1.4 蒸汽湿度测量系统  14-15
  2.2 影响谐振腔谐振频率的因素  15-16
  2.3 小结  16-18
第三章系统误差分析理论  18-23
  3.1 系统误差分析  18
  3.2 误差合成分析  18-19
  3.3 微波谐振腔法湿度测量系统的精度分析  19-21
  3.4 提高微波谐振腔法湿度测量系统的精度  21-22
    3.4.1 谐振腔采用低热膨胀系数材料和特殊结构  21
    3.4.2 提高腔体的有载品质因数  21
    3.4.3 提高腔体失谐检测灵敏度  21
    3.4.4 腔壁水膜对测量结果的影响  21-22
  3.5 湿度测量方法  22
  3.6 小结  22-23
第四章湿度测量系统的设计  23-44
  4.1 16 位系列单片机 MSP430 介绍  23-25
  4.2 MSP430F157 在系统中的引脚配置  25
  4.3 频率跟踪模块  25-31
    4.3.1 频率跟踪原理  25-26
    4.3.2 频率跟踪模块组成  26-28
    4.3.3 频率跟踪模块的流程  28
    4.3.4 频率跟踪模块软件设计  28-29
    4.3.5 频率跟踪硬件电路设计  29-31
  4.4 基于电压采样的频率跟踪  31-33
    4.4.1 软件实现的频率跟踪控制系统  31
    4.4.2 软件设计  31-33
  4.5 频率测量模块  33-41
    4.5.1 CPLD 器件  33-34
    4.5.2 硬件描述语言VHDL  34
    4.5.3 软件开发工具 MAX+PLUSII  34-35
    4.5.4 MAX+PLUS II 的设计方法  35
    4.5.5 频率测量模块  35
    4.5.6 频率测量方法的选择  35-37
    4.5.7 时间间隔测量方法的选择  37-39
    4.5.8 频率测量方法  39-41
  4.6 串行通信接口  41-42
  4.7 主程序的设计  42-43
  4.8 小结  43-44
第五章测试结果  44-51
  5.1 频率跟踪模块实验  44-46
  5.2 基于电压采样的频率跟踪模块实验  46-47
  5.3 频率测量模块实验  47-48
  5.4 湿度测量结果  48-49
  5.5 小结  49-51
第六章结论  51-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
附录 1  57-58
附录 2  58-61
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  61

湿蒸汽湿度测量系统的研究与实现

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