氣-固兩相流離散相濃度及速度測量系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在自然界和現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中,氣/固兩相流動現(xiàn)象廣泛存著,它與人類的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。目前,在能源、冶金、石油、輕工以及化工等行業(yè)中的許多生產(chǎn)設(shè)備都與兩相流動工況有關(guān),由于兩相流動極其復(fù)雜,兩相流體被稱為難測流體,也成為國內(nèi)外專家和學(xué)者爭相探索的熱點(diǎn)課題。兩相流的測量參數(shù)主要包括離散相濃度、流體的流速、流量以及流型等,這些參數(shù)的實(shí)時測量對提高生產(chǎn)效率有著十分重要重要的意義。
　　本文設(shè)計(jì)了一種采用電容傳感器來實(shí)現(xiàn)氣/固兩相流離

2、散相濃度及速度的非接觸式測量方案。該方案以Altera公司的CycloneⅡ系列FPGA芯片EP2C5Q208C8為主控芯片。由于FPGA具有運(yùn)算速度快、實(shí)時性強(qiáng)以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn),可以用它來完成對流速和濃度的在線實(shí)時測量。
　　文中首先介紹了電容互相關(guān)流速測量原理和基于電容法的離散相濃度測量原理,設(shè)計(jì)制作了電容傳感器。為了對氣/固兩相流固體顆粒濃度引起的微小電容變化量進(jìn)行測量,以集成化的微小電容讀取芯片MS3110為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出

3、分辨率為0.02pF,測量范圍0~10pf的電容測量電路。將微小電容值轉(zhuǎn)化為0~5V標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號,并借助精密數(shù)字電橋?qū)y量結(jié)果進(jìn)行了標(biāo)定,構(gòu)建了虛擬儀器測量系統(tǒng),并進(jìn)行了離線實(shí)驗(yàn)。此外,設(shè)計(jì)了一種基于NiosⅡ的嵌入式實(shí)時互相關(guān)器。通過FPGA的硬件編程語言,完成了對A/D控制器、流動噪聲信號數(shù)據(jù)存儲控制器、LCD1602顯示控制器以及通訊接口控制器等模塊的設(shè)計(jì)。在NiosⅡIDE軟件開發(fā)環(huán)境中,用C語言實(shí)現(xiàn)對上、下游采樣信號的快速