【摘 要】
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随着半导体制造业、生物工程、石油工业、科学实验等的兴起,液体微小流量测量的需求越来越广泛,国内对微小流量测量方法的研究正处于研究阶段。用于微小流量测量的流量计主要有
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随着半导体制造业、生物工程、石油工业、科学实验等的兴起,液体微小流量测量的需求越来越广泛,国内对微小流量测量方法的研究正处于研究阶段。用于微小流量测量的流量计主要有:差压式流量计、浮子流量计、电磁流量计、切向涡轮流量计。切向式涡轮流量计是一种速度式的流量测量仪表,由切向涡轮流量传感器和LCD显示模块两个部分组成,具有测量下限低、测量精度高、重复性好、数字信号输出等优点。 本文首先分析了切向式涡轮流量传感器的工作原理,并建立了切向涡轮流量传感器的数学模型,推导出了流体的流量和涡轮转速之间的关系。通过分析切向涡轮流量计的国内外研究现状,最终确定了切向涡轮流量计的流量测量系统方案。 其次使用FLUENT软件对切向涡轮流量传感器进行优化设计。确定了网格划分的方法,通过大量的仿真研究,确定了影响切向涡轮流量传感器性能的主要几何参数,并实现对这些几何尺寸的优化。最终得到切向涡轮流量传感器的最优仿真模型,进而降低了切向涡轮流量传感器的流量测量下限。 然后设计了基于FPGA的流量测量系统。设计了光电传感电路(整形电路、光电耦合电路)和液晶显示电路,并且使用硬件描述语言在FPGA上编程实现信号的处理,实现转速和流量的计算,最终将转速和流量的值实时显示在LCD液晶显示屏上。 最后搭建了流量测量系统的实验平台,完成流量测量系统实验,对叶轮的转速和流体的流量进行测量,并利用转速计对所测的转速进行校验,进而检测流量测量的准确性。实验结果与理论分析基本一致,证明了设计的切向涡轮流量计流量测量系统的可行性。
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