本文關鍵詞：螺旋不連續(xù)加料出料段顆粒填充率檢測方法及系統研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在工農業(yè)生產中有大量粉粒物料需要通過螺旋不連續(xù)定量加料的方式實現定量配料和定量包裝。螺旋不連續(xù)加料屬于氣/固兩相流體系,與傳統單相流體相比,固相流體在管道中發(fā)生著不可預測的變化,大大增加了參數測量的難度,其中顆粒填充率是顆粒流動中常測量的參數之一。尤其在螺旋不連續(xù)定量加料過程中,顆粒填充率是衡量螺旋不連續(xù)加料效果的重要指標,顆粒填充率的獲取對提高工農業(yè)中生產定量配料和包裝的質量和效率等均有重要意義。本文結合實際螺旋加料裝置結構,采用基于電容法測量技術的顆粒填充率檢測方法,開展螺旋不連續(xù)加料管體內出料端顆粒填充率檢測方法及應用試驗研究。具體工作如下:首先,綜合分析國內外關于顆粒填充率檢測的方法,結合課題要求,選擇電容法測量技術測量顆粒填充率;理論分析其檢測原理,建立數學模型,在已有螺旋加料機輸送管道結構基礎上設計傳感器結構模型;探討分析主要因素包括螺旋電極張角、屏蔽罩、徑向電極及待檢測區(qū)域周圍物料填充情況對填充率檢測性能的影響。其次,基于有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics 4.3a,確定傳感器輸出性能仿真內容及步驟,對傳感器二維有限元仿真建模,并設置仿真參數,仿真探討了屏蔽罩、徑向電極以及傳感器的不同結構參數大小對傳感器輸出性能的影響,通過分析對比得到較優(yōu)傳感器結構參數,為制作實際傳感器提供了理論依據。然后,根據仿真分析結果,結合實際情況,制作了填充率檢測傳感器。采用MSP430F149單片機和MS3110電容轉換芯片,設計了檢測系統硬件及主要軟件,在IAR集成軟件開發(fā)環(huán)境下進行了檢測系統軟硬件聯合調試,實現了微弱電容的測量。最后,以直徑1 mm的西米作為填充物料,開展填充率傳感器輸出性能試驗、標定試驗和顆粒填充率測量性能試驗。試驗結果表明,顆粒填充率檢測的實際值與理論值之間的相對誤差在-6.28%~5.66%之間。
【關鍵詞】：顆粒填充率 電容法 有限元分析 微弱電容檢測
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀11-18
• 1.2.1 顆粒填充率檢測國內外研究現狀11-13
• 1.2.2 電容法測量顆粒填充率國內外研究現狀13-17
• 1.2.3 電容傳感器結構設計國內外研究現狀17-18
• 1.3 主要研究內容及章節(jié)安排18-20
• 第二章 電容法顆粒填充率檢測方法機理分析20-25
• 2.1 電容法顆粒填充率檢測方法概述20
• 2.2 電容法顆粒填充率檢測傳感器結構模型20-22
• 2.3 填充率檢測機理及數學模型22-23
• 2.4 填充率檢測影響因素分析23-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第三章 顆粒填充率傳感器輸出性能仿真分析25-40
• 3.1 有限元分析及COMSOL軟件介紹25
• 3.2 傳感器輸出性能仿真內容及步驟25-27
• 3.3 仿真建模與參數設置27-32
• 3.3.1 傳感器有限元模型的數學描述27-28
• 3.3.2 傳感器的有限元模型28-32
• 3.4 屏蔽罩與徑向電極對傳感器輸出性能影響32-33
• 3.5 傳感器結構參數對傳感器輸出性能影響33-39
• 3.5.1 屏蔽罩半徑對電容影響模擬分析33-35
• 3.5.2 電極張角對電容影響模擬分析35-36
• 3.5.3 徑向電極嵌入深度對電容影響模擬分析36-38
• 3.5.4 檢測區(qū)域周圍物料分布對電容影響模擬分析38-39
• 3.6 本章小結39-40
• 第四章 顆粒填充率檢測系統設計及調試40-56
• 4.1 檢測系統總體設計40-41
• 4.2 檢測系統硬件設計41-47
• 4.2.1 顆粒填充率檢測傳感器設計41
• 4.2.2 電容轉換模塊設計41-45
• 4.2.3 單片機控制單元45
• 4.2.4 液晶顯示模塊45-46
• 4.2.5 電源模塊46-47
• 4.3 檢測系統軟件設計47-53
• 4.3.1 軟件開發(fā)環(huán)境47-48
• 4.3.2 程序設計48-53
• 4.4 檢測系統軟硬件調試53-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第五章 顆粒填充率檢測試驗研究56-63
• 5.1 試驗研究內容56-57
• 5.2 顆粒填充率傳感器輸出性能試驗及標定57-61
• 5.3 顆粒填充率測量性能試驗61-62
• 5.4 本章小結62-63
• 第六章 總結與展望63-65
• 6.1 本文主要研究工作63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學位期間學術成果70

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