静电式气固两相流固相浓度的测量研究

论文摘要

工业烟道的粉体是大气污染颗粒的主要污染源,这些悬浮颗粒物对人体健康产生直接的负面影响,受到各国政府及有关部门的重视,在线监测工业管道固体颗粒的浓度排放对遏制污染源,保护大气环境具有重要作用。本文主要针对静电式气/固两相流固相浓度的测量进行研究,提出了利用电压均方根法测量固相浓度。主要工作如下：(1)设计并搭建了水平管道粉尘实验平台,实现了粉尘浓度测量实验。(2)对模拟电路进行了改进设计,实现了利用数字滤波器代替模拟滤波器,缩小了电路所占的体积,降低了模拟电路的功耗,在数字电路板上增加了16位ADS8361模数转换模块,增加了硬件看门狗同时将电源模块化。(3)对下位机程序进行了修改、补充,实现了电路的自动增益功能、基于16位ADS8361模数转换器的数据采集、系统自动识别系统零点和利用电压均方根测量固相浓度的程序；完成了基于1ATLAB GUI的上位机软件设计。(4)通过实验对插入式静电传感器、外环状静电传感器和内环状静电传感器的灵敏度进行对比分析。(5)通过实验分析了风速、静电传感器的尺寸以及物料的湿度对固相浓度测量的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 气/固两相流固相浓度测量的意义及难点
• 1.2 气/固两相流固相浓度测量方法的研究与比较
• 1.3 基于静电法原理测量气/固两相流固相浓度
• 1.3.1 交流静电感应与直流静电感应技术的比较
• 1.3.2 静电传感器种类
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 固相浓度测量系统原理与传感器设计
• 2.1 系统原理
• 2.2 静电法测量原理
• 2.2.1 静电法测量机理
• 2.2.2 静电传感器等效电路
• 2.3 静电传感器设计
• 2.3.1 侵入式传感器
• 2.3.2 外圆环式传感器
• 2.3.3 内圆环式传感器
• 第3章 系统硬件平台设计
• 3.1 模拟电路设计
• 3.1.1 前置级的设计
• 3.2 数字采集系统
• 3.2.1 LPC2468处理器简介
• 3.2.2 16位AD转换
• 3.2.3 串口通信
• 3.2.4 显示电路
• 3.2.5 外部存储器
• 3.2.6 系统电源
• 第4章 系统算法与软件设计
• 4.1 互相关法测速
• 4.1.1 相关函数
• 4.1.2 相关系数
• 4.1.3 相关算法的实现
• 4.2 电压均方根法测浓度
• 4.2.1 信号的预处理
• 4.2.2 FIR数字滤波器
• 4.2.3 系统自动识别零点
• 4.3 下位机数据采集与通信
• 4.4 数据处理程序设计
• 4.4.1 数据粗大误差处理
• 4.4.2 数据随机误差处理
• 4.5 上位机软件设计
• 4.5.1 GUI界面设计过程
• 4.5.2 串口通信程序编写
• 第5章 系统调试与结果分析
• 5.1 系统实验装置
• 5.1.1 系统下限探测能力的提高以及系统零点的稳定意义
• 5.1.2 微弱信号的抗干扰措施
• 5.2 基于互相关法风速的测量实验
• 5.2.1 信号的频谱分析
• 5.2.2 观察不同电压下,风速的测量结果
• 5.3 电压均方根测浓度相关实验
• 5.3.1 FIR低通数字滤波器对测量系统影响
• 5.3.2 MAX313接入与断开对测量系统的影响
• 5.3.3 环状电极不同宽度对测量系统的影响
• 5.3.4 不同形状的电极对测量系统灵敏度对比分析
• 5.3.5 风速对浓度测量系统的影响
• 5.3.6 物料湿度对测量系统的影响
• 5.4 误差分析
• 5.4.1 电子噪声
• 5.4.2 称重误差
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢