气固两相流静电相关流速测量研究

论文摘要

随着社会发展,科学技术的进步,气固两相流体系在国民经济生产和人类生活中的地位日益重要,气固两相流的参数检测已成为气固两相研究领域的重要问题。在气固两相流参数中,速度的测量是一个极为重要的方面。气固两相流本质是一种多相流,测量非常困难,静电传感器与相关测量技术的结合,为气固两相流速度测量提供了解决方案。随着电子技术的进步,兼具微处理器和数字信号处理器优点的数字信号控制器的出现,使得制作低功耗、控制灵活的实时在线嵌入式相关系统成为可能。本文对基于静电传感器的相关速度测量技术进行了研究,主要工作包括:通过对相关测量原理以及静电传感器特性研究,提出了合理的环形静电传感器的设计方案。在充分考虑静电噪声信号的特性和传感器的特性的基础上完成了信号调理电路的制作。对影响相关测量结果的因素进行了分析,针对系统设计,提出了采样频率和采样点数的选取依据,为设计实时在线相关处理系统提供参考。开发了基于虚拟仪器的相关测量系统,搭建离线实验平台,并开展了多项实验研究。利用数字信号控制器设计了低功耗、小体积、控制灵活,运算能力强的数字相关器。在实验装置上,对传感器进行了动态实验,分析了测量速度以及浓度的规律性,为进一步的研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 气固两相流测量的背景及意义
• 1.2 气固两相流测量存在的困难
• 1.3 气固两相流速度的测量方法
• 1.4 气固两相流测量常用的传感器
• 1.5 基于静电原理测量气固两相流流速的现状
• 1.6 本课题的主要工作
• 第二章 气固两相流静电相关流速测量的理论基础
• 2.1 影响固体颗粒带电的因素及带电量估算
• 2.1.1 影响固体颗粒带电的因素
• 2.1.2 气固两相流固体颗粒带电量估算
• 2.2 相关测量的基本原理
• 2.3 相关测量系统误差分析
• 2.4 互相关处理系统的参数选择依据
• 2.4.1 相关器的采样频率的确定
• 2.4.2 采样时间（积分时间）的确定
• 第三章 静电传感器的设计及相关处理系统的参数设定
• 3.1 静电感应系统的概念模型
• 3.2 静电传感器电极的选择
• 3.3 环形电极的特性
• 3.3.1 空间滤波效应
• 3.3.2 静电传感器的等效电路模型
• 3.4 静电传感器的结构
• 3.5 相关处理系统的参数设定
• 第四章 基于虚拟仪器的测量平台构建
• 4.1 虚拟仪器的基本概念及LabVIEW简介
• 4.1.1 虚拟仪器的基本概念
• 4.1.2 LabVIEW简介
• 4.1.3 LabVIEW程序结构特点
• 4.2 虚拟仪器测量平台的组成
• 4.2.1 信号调理模块的设计原则及组成
• 4.2.2 采集模块的介绍
• 4.3 虚拟相关器的设计
• 4.3.1 虚拟相关器程序流程图
• 4.3.2 LabVIEW中的互相关函数
• 4.3.3 噪声干扰信号的处理
• 4.3.4 虚拟相关器的前面板
• 第五章 嵌入式相关器的设计
• 5.1 dsPIC33F数字信号控制器简介
• 5.2 数字信号控制器的外围电路设计
• 5.2.1 电源变换电路
• 5.2.2 极性变换电路
• 5.2.3 数字信号输出电路
• 5.2.4 A/D数据采集电路
• 5.2.5 与MPLAB ICD2 在线调试器的连接
• 5.3 互相关信号处理系统软件设计
• 5.3.1 系统软件的整体设计
• 5.3.2 初始化模块
• 5.3.3 数据采集模块
• 5.3.4 数据处理模块
• 5.3.5 通信模块
• 第六章 初步实验与分析
• 6.1 离线实验及分析
• 6.1.1 离线实验平台及设备
• 6.1.2 离线实验及数据分析
• 6.2 在线实验及分析
• 6.2.1 在线实验平台及设备
• 6.2.2 在线实验及分析
• 第七章 总结与建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢