【摘 要】
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电磁流量计是应用电磁感应定理,根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。电磁流量计在工业、农业、制造业等多个领域都有广泛的应用。由于传统的两电极电磁流量计不能测量非轴对称流,导致其在实际应用时精度过低。为了提高系统的智能性,本文从流速重构算法、软件和硬件对多对电极的电磁流量计进行了研究,设计了一款八电极电磁流量计系统。首先,根据设计要求与官方检定规程,对本设计的指标与系统
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电磁流量计是应用电磁感应定理,根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。电磁流量计在工业、农业、制造业等多个领域都有广泛的应用。由于传统的两电极电磁流量计不能测量非轴对称流,导致其在实际应用时精度过低。为了提高系统的智能性,本文从流速重构算法、软件和硬件对多对电极的电磁流量计进行了研究,设计了一款八电极电磁流量计系统。首先,根据设计要求与官方检定规程,对本设计的指标与系统组成进行叙述,并阐述了多电极电磁流量计的工作原理。其次,提供流量计测量界面处的电势仿真与速度求解算法。采用一种高精度的区域划分方法,通过COMSOL Multiphysics进行仿真,求出各区域的权重数值。针对电磁流量计流速这一不适定问题,使用改进的正则化算法求解得出速度重构值。仿真与计算结果表明该设计合理正确、误差较低。第三,建立多电极电磁流量计硬件系统。采用ARM9内核的嵌入式芯片S3C2440,对传感部分与信号转换进行模块化设计,包括主控模块最小系统、电源模块、励磁输出模块、信号处理模块、通讯模块等。随后,对本系统的软件进行了设计。基于Linux系统与Lab VIEW软件,阐述了此系统软件的设计与开发。包括平台的搭建、引导装载程序和Linux内核的移植、设备驱动程序的编写、文件系统的创建以及应用程序的编写。除了常见的LCD显示,添加了上位机显示与数据存储功能,实现系统上下位机的一体化设计。最后,进行调试与实验分析,验证整个系统的正确性。在硬件模块电路调试成功后搭建平台进行试验,并根据实验数据对系统装置进行评估,实验结果表明最大允许误差仅为0.39%,准确度等级为0.5,达到了设计指标。
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