基于MSP430F5438的新型水分测定仪设计

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物质的水分含量是决定其物理、化学和生物特性的重要指标,水分含量的准确测定具有重要的社会意义与经济价值。作为物质水分含量的常用检测装置,水分测定仪被广泛应用于生产、加工、运输、储藏和消费等领域。在现有市场上,采用电阻应变片式传感器的水分测定仪大部分存在测量精度难以提高、温度控制稳定性不好等不足。针对这一现状,本文研制了一款以超低功耗单片机MSP430F5438为信息处理核心的新型水分测定仪,采用高性能电阻应变式称重传感器,利用24位高精度Δ-Σ型AD转换器和相关数据处理技术提高水分测定仪的测量精度,烘干装置采用复合模糊控制算法实现烘箱温度的精确控制。在实验室条件下的测试结果表明,本文设计的新型水分测定仪的功能和性能均符合《JJG658-2010烘干法水分测定仪检定规程》,满足量程为200g,精度为1mg,水分测定误差±0.5%的设计要求,且稳定性好、可靠性高。本文首先介绍水分含量对物质的影响、水分检测的意义、水分测定的方法以及水分测定仪的研究现状和分类,指出本文的主要研究内容;其次讲述水分测定仪的总体构成和工作原理,给出其主要功能及技术指标,介绍水分测定仪的软件开发环境,详述水分测定仪的硬件电路设计和各个功能模块的软件实现方法;重点介绍水分测定仪信息处理方法的研究与实现,利用分段线性插值算法对水分测定仪进行非线性校准,采用剔除粗大误差、滑窗均值滤波和载荷突变跟踪策略相结合的算法进行数据预处理,采用复合模糊控制算法实现温度的准确控制。而后,介绍水分测定仪的计量性能要求,对水分测定仪的示值误差、重复性、水分测定误差等重要技术指标进行了测试检验。最后,在本文的结论部分,回顾了本文所做工作,总结论文的创新点和不足之处,对项目的后续研制提出了改进意见。
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