本文關(guān)鍵詞：雙通道快速篩選量熱儀研制

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【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展,在化學(xué)品需求逐日劇增的同時(shí),其燃爆特性帶來的危害也在不斷擴(kuò)大�；瘜W(xué)品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和消費(fèi)過程中容易發(fā)生熱累積效應(yīng),這是引發(fā)燃爆類公共安全事件的首要因素。如何通過實(shí)驗(yàn)室小樣品量熱效應(yīng)試驗(yàn)?zāi)M化學(xué)品生產(chǎn)、運(yùn)輸及存儲(chǔ)環(huán)境,記錄化學(xué)品溫度、壓力隨時(shí)間變化數(shù)據(jù),是分析和防范此類公共安全事件的有效手段。同時(shí)針對(duì)絕熱量熱儀測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、成本高等問題,出現(xiàn)了以實(shí)現(xiàn)快速測(cè)試評(píng)估物質(zhì)熱危險(xiǎn)性為目的的快速篩選量熱儀。目前,國(guó)內(nèi)用于評(píng)估物質(zhì)熱危險(xiǎn)性的快速篩選量熱儀器主要依賴于進(jìn)口,尚無自主生產(chǎn)能力。所以,自主開發(fā)一臺(tái)能夠快速測(cè)試、數(shù)據(jù)全面和安全高效的量熱儀具有非常大的意義。本論文旨在研制一臺(tái)高性能、快速、高效的量熱儀器,重點(diǎn)研究了雙通道量熱爐體結(jié)構(gòu)、高精度溫度測(cè)量技術(shù)、高精度壓力測(cè)量技術(shù)和高精度溫度跟隨控制等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了不同升溫模式下,物質(zhì)熱危險(xiǎn)性的快速測(cè)試。具體研究工作如下:首先,在大量調(diào)研相關(guān)快速量熱儀器和測(cè)試方法的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性的提出了雙通道量熱方式設(shè)計(jì),確保了量熱精度和效率,基于此結(jié)構(gòu)分析了加熱器功率和排布等影響測(cè)量精度的關(guān)鍵因素,設(shè)計(jì)了銅制雙通道測(cè)量室;同時(shí),為了進(jìn)一步提高測(cè)量效率,對(duì)小球的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進(jìn)行了合理設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了在快速測(cè)量過程中高精度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取。其次,為了保證雙通道測(cè)量的準(zhǔn)確性,針對(duì)雙通道量熱方式,并結(jié)合爐體散熱和升溫特性,設(shè)計(jì)了基于模糊PID的雙通道溫度跟隨控制算法,保證了雙通道的量熱優(yōu)勢(shì)。同時(shí)根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案完成了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后,對(duì)各部分關(guān)鍵功能進(jìn)行了測(cè)試和分析,確定了溫度檢測(cè)精度、壓力檢測(cè)精度和控溫精度,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)評(píng)估物質(zhì)熱危險(xiǎn)性需求,對(duì)其中主要關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢驗(yàn)評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)測(cè)溫精度小于0.02℃,測(cè)壓精度小于0.02bar,控溫精度小于0.15℃/min,根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)評(píng)估物質(zhì)熱危險(xiǎn)性,對(duì)比國(guó)外同類產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果具有較高的一致性,所得結(jié)論符合實(shí)際情況,滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：量熱儀 熱危險(xiǎn)性 跟隨控制
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ056.16
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-19
• 1.1 研究目的及意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 物質(zhì)熱危險(xiǎn)性評(píng)估方法的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 快速篩選量熱儀器的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 總體方案設(shè)計(jì)19-21
• 2.2 功能技術(shù)指標(biāo)21-22
• 2.3 雙通道快速篩選量熱試驗(yàn)平臺(tái)的搭建22-27
• 2.3.1 試驗(yàn)電阻爐設(shè)計(jì)22-24
• 2.3.2 樣品小球的設(shè)計(jì)24-25
• 2.3.3 溫度傳感器的選型25-26
• 2.3.4 壓力傳感器的選型26-27
• 2.4 雙通道溫度跟隨控制器的選擇27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 3 雙通道模糊PID溫度跟隨控制器設(shè)計(jì)29-46
• 3.1 經(jīng)典PID控制29-31
• 3.1.1 PID控制器構(gòu)成30
• 3.1.2 PID參數(shù)的整定30-31
• 3.2 模糊控制31-34
• 3.2.1 模糊集合32
• 3.2.2 隸屬度函數(shù)32
• 3.2.3 模糊矩陣和模糊關(guān)系32-33
• 3.2.4 模糊邏輯與模糊推理33-34
• 3.3 跟隨控制34-36
• 3.3.1 跟隨控制原理34-35
• 3.3.2 跟隨控制器35-36
• 3.4 雙通道快速篩選量熱系統(tǒng)溫度跟隨控制器設(shè)計(jì)36-45
• 3.4.1 概述36-37
• 3.4.2 爐體散熱功率與升溫功率預(yù)估37-38
• 3.4.3 模糊PID控制設(shè)計(jì)38-43
• 3.4.4 溫度跟隨控制設(shè)計(jì)43-44
• 3.4.5 雙通道等速升溫跟隨控制實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 雙通道快速篩選量熱系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-59
• 4.1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)46-47
• 4.2 控制單元硬件電路設(shè)計(jì)47-53
• 4.2.1 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.2 單片機(jī)基本電路設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.3 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)49
• 4.2.4 壓力檢測(cè)電路設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.5 繼電器溫控電路及報(bào)警指示電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.6 串口通訊模塊設(shè)計(jì)51-53
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)53-58
• 4.3.1 軟件系統(tǒng)概述53-54
• 4.3.2 溫度檢測(cè)流程54-55
• 4.3.3 壓力檢測(cè)流程55-56
• 4.3.4 模糊跟隨控制流程56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析59-64
• 5.1 采集系統(tǒng)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.1.1 熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)59-60
• 5.1.2 壓力傳感器測(cè)壓實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.2 控溫精度測(cè)試61
• 5.3 樣品測(cè)試結(jié)果評(píng)估61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 6 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64-65
• 6.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄 雙通道快速篩選量熱儀整機(jī)實(shí)物圖69-70
• 作者簡(jiǎn)歷70

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 包元興;雙通道快速篩選量熱儀研制[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2016年

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本文編號(hào)：997894