bs新型单探头流量计及其测量系统研究

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1、国内图书分类号：TH814学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文新型单探头流量计及其测量系统的研究硕士研究生：朱佩导师：胡泓教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH814U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHONATHERMALMASSFLOWMETERBASEDONSINGLEPROBEANDNEWMEASURINGSYSTEMCandidate：

2、ZhuPeiSupervisor：Prof.HuHongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense：December,2012University：HarbinInstituteofTechnology：摘要摘要气体流量计用于测量管道中气体的流量，比较典型的应用为压缩空气系统的流量监测，例如在航天、能源、医学、食品、汽车工业以及天然气管道运输等行业中都有广泛应用。热式气体质量流量

3、计测量精度非常高，并且可测量的流量范围很广，因此应用非常广泛。但是，国内在该类流量计方面的市场几乎都被国外企业所垄断。其原因在于国内企业对该类流量计的核心技术及相关工艺尚未完全掌握，产品存在长期稳定性不足，测量精度不高等问题。本文从原有的双探头热式气体质量流量计出发，设计了一种全新的单探头热式气体质量流量计，对流量计探头部分和测量电路部分都进行了较大改进，并对研制出来的新型流量计进行了测试。首先对热式气体质量流量计的探头部分进行了改进，包括单探头流量计探头外壳的结构设计，传感器封装工艺流程的开发。该流量计采用单探头形式，将速度探针与探头端部做成整体加工，增强了探头部分的气密性。另外

4、由于速度传感器始终位于管道的正中间，因此可使流量计安装起来更方便。在完成探头部分的研制后对制作好的单探头样品进行了测试。利用原有的测量系统测试探头部分的重复性，响应速度，以及探头受各种外界因素的影响，并对测量结果进行了分析。然后对热式气体质量流量计的测量电路部分也进行了改进，采用全新的测量系统，用PID控制电路取代原有的桥式电路。本文设计的测量系统通过PID控制算法调节PWM的占空比，从而调节流速传感器的供电电压，实现对流速传感器的温度控制，完成气体流量的测量。最后利用设计好的PID控制电路对探头进行了测试，包括响应速度测试和探头的重复性测试，测试结果表明PID控制电路与原有的桥式

5、电路相比，传感器温差更稳定，稳定时的功耗跳动更小，且重复性更好，合格率更高。经过测试，本文设计的新型单探头流量计及其测量系统与传统流量计相比有较大优势，满足高精度热式气体质量流量计的要求，对相关项目的研究也有一定的参考价值。关键词：热式气体质量流量计；单探头；PWM；PID-I-AbstractAbstractGasflowmeterisusedtomeasurethegasflowofsomepipes,anditstypicalapplicationistheflowsurveyofcompressedairsystem.Itiswidelyusedintheindustrie

6、ssuchasspaceflight,energysources,medicine,foodstuff,motorcarindustryandnaturalgastransportation.Asthethermalgasmassflowmeterhastheadvantagessuchaslowlossofpressure,largemeasurerange,highprecision,itiswidelyused.However,thehomemarketofthatkindofflowmeterhasalwaysbeenmonopolizedbyforeignproducts

7、.Thereasonisthatthehomeenterprisescan’tmasterthetechnologyandtherelatedfabricationprocesses,therefore,theproductsdon’thavelong-timestabilityandgoodprecision.Inthispaper,anewsingle-probeflowmeterhasbeendevelopmentthroughtheresearchingont