高性能电解法气相微量水份仪的研制

论文摘要

电解法气相微量水份仪是一种在线过程绝对法水份测量仪表,主要用于测量炼油、石油化工、化肥、冶金、电子等工业部门和制配气单位在线分析空气、氧气、氮气、氢气、氯气、一氧化碳、二氧化碳、烷烃、芳烃等气体中所含的微量水份。在电解法水份仪对被测样气含水量的检测过程中,由于受其测量原理的影响,传感器的输出会受被测样气温度、流量、压力的扰动影响,即测量系统对温度、流量、压力存在交叉灵敏度,同时传感器之间又存在相互耦合,从而影响系统的动态性能。本文提出了一种改善电解法水份传感器测量性能的新方法,通过对水份、温度、流量、压力四个参量进行实时检测,并采用多传感器技术的多变量检测修正算法对被测样气的温度、流量、压力信号进行数据动态补偿处理有效地抑制非目标参量的干扰,以提高系统在线测量的准确度和鲁棒性,获得高稳定性测量结果。本文在理论分析的基础上,研制了外绕式结构的电解法水份传感器,并设计制作了基于ADuC812单片机的高性能电解法气相微量水份仪。实验证明:该方法能够消除或削弱非目标参量对湿敏传感器性能的影响,有效地改善其测量性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究背景及重要意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 本人主要的工作
• 1.4 本章小结
• 2 电解法气相微量水份仪概述
• 2.1 电解法水份传感器测量原理
• 2.1.1 电解法水份传感器结构
• 2.1.2 电解法水份仪气路结构
• 2.2 电解法水分传感器的静态数学模型
• 2.3 电解法水份传感器的动态建模及动态性能分析
• 2.4 目前电解法气相微量水份仪存在的问题
• 2.4.1 测量的准确度
• 2.4.2 系统的鲁棒性
• 2.5 本章小结
• 3 多传感器融合技术概述
• 3.1 多传感器数据融合技术的基本原理
• 3.2 多传感器信息融合技术的主要特点
• 3.3 多传感器数据融合技术的一般结构模型
• 3.4 基于多传感器技术的多变量动态补偿算法设计
• 3.4.1 传感器观测相互独立条件下分步线性补偿算法
• 3.4.2 传感器观测相互耦合条件下分步线性补偿算法
• 3.5 本章小结
• 4 多传感器技术在电解法气相微量水份仪中的应用
• 4.1 基于多传感器技术的气相微量水份仪设计
• 4.2 系统硬件
• 4.2.1 外部电源电路设计
• 4.2.2 温度传感器检测电路
• 4.2.3 压力传感器检测电路
• 4.2.4 流量传感器检测电路
• 4.2.5 电解法水份传感器检测电路
• 4.3 系统软件
• 4.3.1 数据处理程序设计
• 2C通信程序设计'>4.3.2 I²C通信程序设计
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 系统硬件原理图
• 附录2 系统硬件实物图
• 附录3 系统硬件PCB图
• 研究生阶段获奖及发表论文情况