石油产品闭口闪点检测仪研究

论文摘要

在石油产品的生产、储存和运输过程中,闭口闪点是必不可少的反映石油品质和安全性的检测指标。与国外相比,国内的石油产品闭口闪点自动测定仪,在测量精度、稳定性、实验效率和操作界面等方面仍然需要改进。根据国标GB/T261和美国材料与试验协会ASM D93两种石油产品闭口闪点测定标准,本文设计了一套自动化、高精度、高可靠性、操作方便的石油产品闭口闪点检测系统。该系统采用MSP430F169为控制单元,EPM240为接口和功能协处理器的核心框架方案。运用∑-△转换技术的16位模数转换器AD7705提高了系统的测量精度。设计了基于RS 232的内部扩展总线,使仪器具有很强的可扩展性,并将LCD控制器、触摸屏控制器和U盘读写器连接到总线上。系统使用触摸屏和大尺寸彩色LCD技术,提供用户丰富的信息和良好的操作环境。在使用Pt100温度传感器代替液体温度计过程中,二者的动态特性差异会给测量带来误差。为了符合石油产品检测仪器标准,须以液体温度计为标准对Pt100传感器进行动态补偿。本文分析装配式Pt100传感器和GB1水银温度计的数学模型,首次引入三阶模型描述Pt100传感器。通过实验,辅以MATLAB软件计算仿真,得到二者传递函数。提出基于传递函数的补偿算法将前者动态特性逼近后者,并将该算法应用于实际检测中,得到了较好的逼近效果。经实际调试验证,该系统结构简单,成本低廉,控制灵活,性能可靠,人机交互界面友好,提高了工作效率和准确度,满足现实生产需要,有较好的应用和推广价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 石油产品闭口闪点检测基本原理
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.4 课题的主要工作
• 2 石油产品闭口闪点检测仪的总体方案设计
• 2.1 闭口闪点检测方法讨论
• 2.1.1 准备工作
• 2.1.2 试验步骤
• 2.1.3 大气压对闪点影响的修正
• 2.2 石油产品闭口闪点检测仪总体设计
• 2.2.1 基本工作原理
• 2.2.2 总体设计方案
• 3 系统硬件电路的设计
• 3.1 MSP430F169
• 3.2 温度测量电路
• 3.2.1 铂电阻连线方式选择
• 3.2.2 铂电阻温度测量电路设计
• 3.3 其他测量电路
• 3.3.1 闪火检测电路
• 3.3.2 大气压力测量电路
• 3.3.3 室温测量电路
• 3.4 驱动电路设计
• 3.4.1 交流负载驱动
• 3.4.2 点火电机驱动
• 3.4.3 搅拌步进电机驱动
• 3.5 微型打印机接口
• 4 人机信息交换接口设计
• 4.1 物理层定义
• 4.1.1 电气接口定义
• 4.1.2 接口电路
• 4.2 数据链路层定义
• 4.3 传输层定义
• 4.3.1 数据报文定义
• 4.3.2 中断响应方式
• 4.3.3 网络拓扑结构
• 4.4 TFT彩显控制器终端
• 4.5 触摸屏控制器终端
• 4.5.1 电阻式触摸屏原理
• 4.5.2 触摸屏控制器
• 4.6 U盘读写终端
• 5 LIMS通信
• 5.1 通信协议
• 5.2 通信接口
• 6 升温速率控制研究
• 6.1 Pt100温度传感器动态补偿
• 6.1.1 补偿原理
• 6.1.2 建立Pt100传感器、GB1水银温度计的模型
• 6.1.3 确定Pt100传感器、GB1水银温度计传递函数中的参数
• 6.1.4 动态特性逼近的补偿算法
• 6.1.5 实验验证
• 6.2 温度控制方法
• 6.2.1 PID调节的控制算式
• 6.2.2 升温速率的PID控制
• 6.2.3 加热器控制方式
• 7 程序设计简介
• 7.1 EPM240硬件描述
• 7.2 主程序设计
• 8 调试
• 8.1 整机调试
• 8.2 测量精度验证
• 结论
• 参考文献
• 附录A 系统原理框图
• 附录B 主控板电路图
• 附录C 测量板电路图
• 附录D 驱动板电路图
• 附录E 主控电路板
• 附录F 测量电路板
• 附录G 驱动电路板
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢