高准确度钟罩式气体流量标准装置自动检定系统的研究与设计

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究目标

1．3 研究现状

1．3．1 国外气体流量原级标准装置现状

1．3．2 国内气体流量原级标准装置现状

1．4 本文的主要内容和结构

2 钟罩式气体流量标准装置特性分析与改进

2．1 钟罩式气体流量标准装置结构

2．2 工作原理及数学模型

2．2．1 钟罩的标准体积

2．2．2 用钟罩检定流量计

2．2．3 用钟罩检定临界流文丘里喷嘴

2．3 钟罩计量准确性的影响因素分析

2．3．1 钟罩直径

2．3．2 压力影响

2．3．3 温度影响

2．3．4 位移测量

2．3．5 液膜影响

2．3．6 液位影响

2．4 钟罩标准器机械与电子采集设备的改进

2．4．1 几何尺寸控制

2．4．2 压力控制

2．4．3 温度控制

2．4．4 位移测量

2．4．5 液膜控制

2．4．6 液位补偿

2．5 本章小结

3 钟罩自动检定系统改造方案

3．1 国家站钟罩式气体流量标准装置现状

3．2 改造预期设计目标

3．3 自动检定系统改造方案

3．4 自动检定系统选型要求

3．5 本章小结

4 下位机硬件与软件系统设计

4．1 下位机硬件设计

4．2 自动检定系统硬件构成

4．2．1 西门子S7-200PLC与功能模块

4．2．2 光栅尺与光电编码器测量钟罩位移

4．2．3 光电接近开关限制钟罩高度

4．2．4 温度采集

4．2．5 压力采集

4．2．6 计时器

4．2．7 阀门控制流量

4．3 下位机软件设计

4．3．1 下位机软件开发环境简介

4．3．2 下位机程序设计框架

4．4 下位机程序保障性设计

4．4．1 钟罩位移精确测量的冗余设计

4．4．2 钟罩稳定的判断

4．4．3 钟罩是否漏气的算法

4．4．4 钟罩控制的联锁保护程序

4．5 本章小结

5 上位机软件设计

5．1 上位机软件开发环境简介

5．2 上位机程序功能框架

5．3 上位机数据库设计

5．4 上位机功能模块设计

5．4．1 控制系统主界面

5．4．2 检定设置界面

5．4．3 参数设定界面

5．4．4 报表界面

5．5 上位机软件保障性设计

5．5．1 流量快速调节记忆程序

5．5．2 用牛顿迭代法计算气体压缩系数

5．5．3 湿度及二氧化碳修正

5．6 本章小结

6 钟罩式标准装置自动检定系统改造后不确定度分析

6．1 测量的数学模型

6．2 标准装置测量不确定度的来源

6．3 钟罩容积的相对标准不确定度

6．4 温度测量T估计值的相对标准不确定度

6．5 压力测量P估计值的相对标准不确定度

6．6 钟罩下降高度L的相对标准不确定度

6．7 压缩系数Z的相对标准不确定度

6．8 标准装置的测量不确定度评定

6．9 本章小结

7 实验结果与数据分析

7．1 装置重复性实验

7．2 装置稳定性实验

7．3 实验室间比对实验

7．4 本章小结

8 总结与展望

8．1 工作总结

8．2 工作展望

参考文献

作者简历

在学期间科研成果