恒磁式電磁流量計(jì)的研究?jī)?nèi)容
恒磁式電磁流量計(jì)的研究?jī)?nèi)容
自1832年法拉第進(jìn)行電磁流量計(jì)試驗(yàn)以來(lái)，恒磁式電磁流量計(jì)的研究一直是電磁流量計(jì)研究中的難題之一。本課題的研究目的就是探索一種有效的極化控制方法，以便解決磁鋼勵(lì)磁的電磁流量計(jì)的極化問題，使恒磁式電磁流量計(jì)應(yīng)用于一般導(dǎo)電性流體的測(cè)量成為可能。
就恒磁式電磁流量計(jì)目前的研究而言，主要難點(diǎn)集中體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1)極化電壓與電極材料、液體性質(zhì)有關(guān)，且影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；
2)直流極化電壓隨機(jī)性大，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；
3)實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，兩電極上疊加了一系列的干擾信號(hào)；
4)盡管磁感應(yīng)強(qiáng)度增大了很多，但與極化電壓相比，反應(yīng)流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍然非常微弱。
以上眾多問題使得從一個(gè)較大的無(wú)規(guī)律隨機(jī)變化的極化電壓中提取出有用的微弱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)十分困難，也是目前電磁流量計(jì)研究的難點(diǎn)之一。本課題針對(duì)磁鋼勵(lì)磁的特點(diǎn)，在前人研究方法的基礎(chǔ)上，比較現(xiàn)有的電磁流量計(jì)有關(guān)的技術(shù)，本課題試探性地從極化電壓的角度出發(fā)，而不像現(xiàn)有的電磁流量計(jì)那樣避開極化問題，探索了幾種相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法，最終，在參考和借鑒電極結(jié)構(gòu)、極化現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理和雙電層理論【16】的基礎(chǔ)上，提出了一種動(dòng)態(tài)跟蹤極化電壓并反饋控制的方法來(lái)有效地抑制極化電壓，從而提取出反應(yīng)流體流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
因此，本課題首先設(shè)計(jì)了恒磁式電磁流量傳感器，并探索了多種實(shí)驗(yàn)方法， 提出了動(dòng)態(tài)反饋極化電壓控制方法，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件測(cè)控電路和配套的軟件。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證本課題設(shè)計(jì)方法的可行性。
論文編排
本論文全文共分六章，后續(xù)的章節(jié)安排如下：
第二章闡述了電磁流量傳感器的研究，介紹了電磁流量計(jì)的組成，并對(duì)各種勵(lì)磁技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述和分析，最后在借鑒已有的電磁流量傳感器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于磁鋼勵(lì)磁的恒磁式電磁流量傳感器，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問題進(jìn)行了說(shuō)明。
第三章闡述了恒磁式電磁流量計(jì)極化控制方法的研究，針對(duì)恒磁式電磁流量傳感器產(chǎn)生極化電壓的特點(diǎn)，在已有的線圈勵(lì)磁的電磁流量計(jì)極化處理方法的基礎(chǔ)上，對(duì)恒磁式電磁流量計(jì)的幾種極化電壓控制方法進(jìn)行了研究，并分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，從而提出了動(dòng)態(tài)反饋極化控制電壓的方法。
第四章闡述了本課題提出的動(dòng)態(tài)反饋極化控制方法，對(duì)該方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析與推導(dǎo)，并針對(duì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)動(dòng)態(tài)反饋極化控制方法進(jìn)行了改進(jìn)?；诟倪M(jìn)的動(dòng)態(tài)反饋極化控制方法，本課題設(shè)計(jì)了恒磁式電磁流量計(jì)的硬件電路系統(tǒng)。硬件電路部分主要包括轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計(jì)，極化控制電路的設(shè)計(jì)，以及單片機(jī)及其外圍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這一章是本課題的研究核心。
第五章闡述了本課題設(shè)計(jì)的恒磁式智能電磁流量計(jì)的軟件系統(tǒng)，以及該流量?jī)x表系統(tǒng)(包括硬件電路和軟件系統(tǒng))的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)第四章設(shè)計(jì)的改進(jìn)后的動(dòng)態(tài)反饋極化控制方法和硬件電路系統(tǒng)，本課題設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)主要包括中斷程序設(shè)計(jì)(包括定時(shí)器中斷和A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷)和數(shù)據(jù)處理程序。最后，對(duì)本課題設(shè)計(jì)的流量?jī)x表進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的分析。第六章是本文的總結(jié)，總結(jié)了本課題的研究工作，指出了研究?jī)?nèi)容的不足， 并針對(duì)有待*的研究?jī)?nèi)容和方向，提出了下一步的工作展望。
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