高精度微弱电容检测系统的研究与设计
目前我国电力来源主要还是以火力发电厂为主，大部分使用的是煤粉锅炉。如果输送到锅炉中的煤粉流量得不到控制，很容易就会出现煤粉堵塞，从而形成安全问题，所以煤粉流量的测量非常重要。高炉煤粉喷吹技术是现代锅炉中广泛使用的一项技术，不仅可以减少环境污染、降低成本还可以消除安全隐患。由于气固两相流流动的过程比较复杂且不可预测，所以管道中固相浓度的测量成为了一个技术难题。因此找到一种可靠、准确的测量煤粉流量的方法是很有必要的，这对提高煤粉锅炉的燃烧效率有着重要的意义。 本课题提出了一种新型的用来测量气固两相流的高精度微弱电容检测系统。根据气固两相流的特点以及目前常用的检测气固两相流参数的方法，本课题选择了电容法作为系统的基本原理。系统主要包括两个部分，分别是微弱电容检测电路和两个电容传感器。本文完成的主要工作如下： 1．通过查阅大量国内外相关的文献，对常用的一些方法进行了研究，同时对这些方法的优缺点给出了分析。通过对比这些气固两相流流量检测方法，最终选择了电容法作为气固两相流固相流量检测的方法。 2．介绍了电容传感器的结构和原理，设计了一个包含两层屏蔽的电容传感器。由于电容传感器的电容变化量非常小，远远小于周围环境的寄生电容，所以硬件电路应该能够消除外部环境的干扰。因此论文设计了微弱电容检测的硬件电路。 3．给出了系统软件流程图，并对互相关算法的原理进行了介绍，同时给出了互相关算法的流程图。 4．对系统进行了大量的测试，对不同条件下的仿真和测试结果进行对比和分析，完成了静态和动态的实验研究，然后给出了互相关算法的MATLAB仿真结果。 实验结果表明，该系统具有良好的线性度、高精度，并且完全可以消除杂散电容的影响。本系统的非线性度为2.375％，电容检测分辨力达到8.5fF，测量的数据变化范围可以维持在0.672%，同时数据采样速度非常快。从中可以看出该检测系统具有良好的精度，可以很好地满足工业需求。
气固两相流;电容传感器;微弱电容;煤粉流量;煤粉锅炉;燃烧效率;流量检测
杭州电子科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
洪慧
2014
中文
TK229.63;TP212.9
69
2016-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）