粘度是表征流體性質(zhì)的重要參數(shù)之一,是反映流體物理特征的重要指標(biāo)。粘度測(cè)量應(yīng)用非常廣泛,是控制生產(chǎn)流程、保證生產(chǎn)安全、評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量和科學(xué)研究的重要手段。旋轉(zhuǎn)式粘度儀是測(cè)量高粘度流體的必備儀器,可測(cè)定流體的動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、特性粘度和流變特性等,在石油、醫(yī)藥、化纖等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前,國內(nèi)旋轉(zhuǎn)式粘度儀智能化程度低、電路復(fù)雜,為此,本文設(shè)計(jì)了一種基于超低功耗單片機(jī)STM32F407的智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀。本文設(shè)計(jì)的智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀包含:電源模塊、信息處理單元、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)量轉(zhuǎn)子、游絲、張角檢測(cè)模塊、鍵盤與顯示模塊等。儀器工作時(shí)按設(shè)定的轉(zhuǎn)速控制步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn),并通過游絲帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)被置于被測(cè)液體中的測(cè)量轉(zhuǎn)子將受到被測(cè)液體阻力,使得轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將滯后于電機(jī),當(dāng)游絲的張力與液體阻力達(dá)到平衡時(shí),轉(zhuǎn)子滯后于電機(jī),游絲產(chǎn)生的張角是固定的。處理器STM32F407通過光電裝置檢測(cè)得到該張角,并根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速選擇相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式,計(jì)算獲得被測(cè)液體粘度。同時(shí),為了提高儀器的測(cè)量準(zhǔn)確性,本文建立了一種基于分段牛頓插值的非線性誤差補(bǔ)償模型,實(shí)驗(yàn)證明了該模型的有效性。全文共分為五部分:第一...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1. 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 測(cè)量方法
        1.2.1 毛細(xì)管法
        1.2.2 落球法
        1.2.3 振動(dòng)法
        1.2.4 旋轉(zhuǎn)法
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 布魯克菲爾德同步電動(dòng)粘度計(jì)(Brookfield SynChroelectric Viscometer)
        1.3.2 愛米拉旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(EMILA Rotar Viscometer)
        1.3.3 埃普雷克特流變儀(Epprecht Rheomat)
        1.3.4 費(fèi)倫特-雪莉錐形平板粘度計(jì)(Ferrenti-Shirley Cone&Plate Viscometer)
    1.4 項(xiàng)目來源及技術(shù)概述
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
2. 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的構(gòu)成與原理
    2.1 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.2 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀測(cè)量原理
    2.3 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的主要技術(shù)指標(biāo)與核心器件
        2.3.1 主要技術(shù)指標(biāo)
        2.3.2 核心部件
    2.4 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的工作流程
    2.5 本章小結(jié)
3. 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀非線性誤差補(bǔ)償方法
    3.1 非線性誤差補(bǔ)償
        3.1.1 基于Lagrange線性插值法非線性誤差補(bǔ)償模型
        3.1.2 基于牛頓插值法非線性誤差補(bǔ)償模型
    3.2 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀非線性誤差補(bǔ)償模型求解
        3.2.1 基于Lagrange線性插值的非線性誤差補(bǔ)償模型求解
        3.2.2 基于分段牛頓插值的非線性誤差補(bǔ)償模型求解
    3.3 仿真實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
4. 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
    4.1 硬件電路設(shè)計(jì)
        4.1.1 信息處理單元電路
        4.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
        4.1.3 張角檢測(cè)模塊
        4.1.4 電源模塊
        4.1.5 鍵盤與顯示模塊
        4.1.6 溫度采集模塊
        4.1.7 通訊模塊
    4.2 軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 主程序模塊
        4.2.2 張角檢測(cè)模塊
        4.2.3 牛頓插值被測(cè)液體粘度自動(dòng)計(jì)算模塊
    4.3 本章小結(jié)
5. 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與誤差分析
    5.1 系統(tǒng)樣機(jī)裝置
    5.2 誤差來源
        5.2.1 儀器結(jié)構(gòu)誤差
        5.2.2 測(cè)量模型誤差
        5.2.3 環(huán)境誤差
    5.3 誤差分析
        5.3.1 線性度誤差
        5.3.2 重復(fù)性誤差
    5.4 不確定度
        5.4.1 重復(fù)性誤差引起的不確定度
        5.4.2 溫度計(jì)測(cè)量誤差引起的不確定度
        5.4.3 顯示分辨率誤差引起的不確定度
        5.4.4 標(biāo)準(zhǔn)粘度液定值誤差引起的不確定度
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目與撰寫的學(xué)術(shù)論文
附錄B 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀電路原理圖
附錄C 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖
附錄D 樣機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試圖
附錄E 電路主控板實(shí)物圖
附錄F 智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀部分源代碼



本文編號(hào)：3838504