電容層析成像高速通訊系統(tǒng)研究.pdf

1、兩相流廣泛存在于工業(yè)過程中，其參數(shù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測量具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但是兩相流系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)，相間存在著界面效應(yīng)和相對速度，致使兩相流參數(shù)檢測的難度較大，成為國內(nèi)外一個亟待發(fā)展的探索研究領(lǐng)域。 電容層析成像(ElectricalCapacitanceTomography,ECT)技術(shù)是目前較為廣泛研究的一種兩相流參數(shù)檢測技術(shù)，它具有成本低、速度快、非侵入性、適用范圍廣和安全性能佳等優(yōu)點(diǎn)，已在諸多方面得到了研

2、究和應(yīng)用。但是ECT技術(shù)還不完善，目前主要集中在實(shí)驗(yàn)室的研究應(yīng)用，真正的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用不多。 本文在浙江大學(xué)多相流課題組現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，針對目前ECT系統(tǒng)中電容數(shù)據(jù)采集模塊與上位機(jī)通訊上存在的“瓶頸”，提出并研制了基于USB2.0的高速ECT通訊系統(tǒng)。經(jīng)測試，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到了預(yù)期效果，滿足了工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性要求。 本文的主要工作如下：(1)在比較目前國內(nèi)外常用的ECT電容測量電路及通訊方法的基礎(chǔ)上，提

3、出并設(shè)計(jì)了基于通用串行總線(UniversalSerialBus，USB)2.0的高速ECT通訊系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了基于差分采樣原理的電容測量電路在測量速度上的優(yōu)勢，克服了ECT系統(tǒng)通訊上的“瓶頸”。 (2)將數(shù)字信號處理器(DigitalSignalProcessor,DSP)應(yīng)用于所設(shè)計(jì)的通訊系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了DSP與USB控制芯片的接口電路，編寫了基于USB2.0通訊的固件程序、主機(jī)應(yīng)用程序以及DSP端測試程序，實(shí)現(xiàn)了DSP