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热式气体流量测量方法及仪表研究

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1 绪论

1.1 引言

1.2 热式流量计概述

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究的目的和内容

1.5 本文的创新点及研究意义

2 总体设计方案

2.1 热式气体流量计测量方法

2.2 传感系统结构的设计

2.3 传感元件温度特性研究和传感电路的设计

2.4 硬件系统总体设计

2.5 小结

3 热式气体传感系统结构的设计

3.1 传感元件的介绍

3.2 传感器的设计

3.3 热式气体传感系统结构的建立

3.4 网格处理和边界条件的设置

3.5 小结

4 硬件电路的设计

4.1 二次仪表硬件电路概述

4.2 传感元件的温度特性研究

4.3 传感电路的设计

4.4 单片机模块

4.5 信号处理电路

4.6 电源管理电路

4.7 数据存储电路

4.8 脉冲输出电路

4.9 人机交换接口电路

4.10小结

5 软件系统设计

5.1 软件设计总体要求

5.2 流量计算

5.3 数据存储

5.4 脉冲输出

5.5 人机交互程序

5.6 本章小结

6 实验研究及数据分析

6.1 实验平台介绍

6.2 实验研究与数据分析

6.3 小结

7 全文总结和展望

7.1 全文总结

7.2 展望

参考文献

作者简介

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摘要

热式气体流量计利用热传递原理实现对气体质量流量的直接测量,其按结构可分为热分布型和浸入型。热分布式型主要用于测量低流速微小气体流量而无法检测到中高流速气体流量;浸入型主要应用于中、大管径的较高流速气体流量测量,而对于低流速气体流量测量的精度和灵敏度都较低。针对以上问题本文提出了一种新型的热式气体流量测量方法,并研制了新型的热式气体流量计。
  首先提出了一种复合型的热式气体流量测量方法,能检测到微小流速气体流量和中高流速气体流量,具有热分布型和浸入型的优点;其次,研究管道内不同的传感器结构模型对流场的影响,采用Solidworks建立三种不同类型的传感系统结构模型,采用Fluent软件分别对不同模型进行数值仿真并得到仿真数据,最后结合权重法确定传感器的最优结构模型;采用新型的传感元件,研究了传感元件的温度特性,以此作为设计传感电路的依据;然后设计了新型的传感电路,能同时检测到微小流速气体流量和中高流速气体流量,提高了流量计的测量量程。该传感电路能自动实现温度补偿功能,且能检测到气体的流速方向,以判断管道内是否有回流;最后设计了仪表的硬件电路和软件程序,完成整体样机设计。
  论文最后对样机进行了实验研究,采用钟罩式气体流量标准装置和标准表法气体流量标准装置对样机进行了流量实验,研究了湿度对测量精度的影响,并根据实验数据对所设计的热式气体流量计进行精度修正。

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