微波气固两相流测量

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1、硕士研究生学位论文微波气固两相流测量生姓名高翔每学科、专业电气工程领域研究方向检测技术及自动化装置导师校外导师寇新民北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月■日学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业大学有关保留和使用学位论文

2、的规定，卩：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被査阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。口保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。口非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：柄日期：风、导师签名：▲丨《广斤日期：、‘北方工业大学硕土学位

3、论文摘要在当今工业快速发展的进程中，固体质量流量的准确测量在众多生产领域中的重要性日趋凸显，尤其在冶金及化工生产中，固体质量流量的检测对企业成本控制、能源节约等都有现实意义。应用微波技术检测气固两相流中固体流量是一项新技术，该方法属于非接触式测量，具有结构紧凑、便于安装与维护、响应速度快等优点，具有很好的应用前景。本文以多普勒原理为理论基础设计了气固两相流测量系统。系统由三部分组成：微波雷达、以及上位机，其中重点对信号的处理方法进行了研宄，并分别编写了及上位机部分的程序。主要工作如下：首先，基于丰富的片上资源以及其强大的数字信号处理能力，

4、系统中信号采集及数据处理等功能都在上实现。以设定的采样频率对多普勒雷达的输出信号进行采集和校正，然后通过对比几种数字滤波算法选用合适的算法来对信号进行滤波，最后使用快速傅里叶变换来对信号进行频域分析，提取出信号的频率及功率谱。物料的速度依据多普勒原理通过对信号的频率进行计算获得。系统上位机使用进行编写，主要实现与下位机之间的通信，可以对发送指令和进行参数设置并且从读取数据。对功率谱密度—质量流量进行测量标定，使用拟合算法得到物料的流量与功率谱之间的关系式，通过此关系式可以由测得的功率谱密度计算得到相对应的质量流量。本文中上位机与之间的通信

5、通过芯片来完成。最后，使用本系统对黄豆分别进行了速度及流量的测量实验，分析结果及误差。关键词：多普勒信号，固体流量检测，，北方工业大学硕士学位论文，，，，，，，：，北方工业大学硕士学位论文目录课题背景及研宄意义气固两相流检测技术概述两相流检测技术现状气固两相流测量技术分类气固两相流测量技术的发展本文的主要内容微波流量计基本原理和方法微波及其检测原理微波物理特性多普勒效应数字信号处理及速度、浓度测量方法速度、流量计算拟合算法微波气固两相流测量系统组成多普勒雷达信号调理电路处理器模块性能片内外设存储资源分配接口模块介绍芯片协议微波气固两相流测

6、量系统软件设计开发环境部分程序设计北方工业大学硕土学位论文模块初始化设置系统初始化事件管理器模块采集模块模块数据处理程序部分频率逼近算法固件程序端程序设计系统调试与试验分析软件调试速度分析流量测量曲线拟合漏教隱申请学位期间的研究成果及发表的学术论文北方工业大学硕士学位论文绪论课题背景及研究意义大自然中的物质，按其物理状态基本分为固态、气态和液态三种，实际中流量测量所针对的并不只是一种物理状态，而是多种物理状态的物料混合体，主要有固液、气固、气液等存在形式，多相流流量测量即为对这类物料的测量⑴。本文主要针对大量应用于工业领域中的气固两相流流

7、量测量技术进行研宄。气固两相流大量存在于冶金、电力、化工、食品、国防等领域的生产过程中，并且在许多场合为了能够对生产进行准确的过程控制，都需要对气固两相流的瞬时流量和累计流量等参数进行在线实时的检测，从而保证生产过程的稳定性也使经济核算更为方便。譬如在电厂的锅炉燃烧和控制过程中，送粉管内的煤粉浓度也就是一次风煤粉浓度对燃烧效率的影响很高，是这个过程中需要特别重视的一个参数。这个参数的高低会直接影响风管中煤粉的均勾度、工况的稳定性以及锅炉的燃烧效率，特别是四角切圆燃烧锅炉。如果各燃烧器中的煤粉浓度相差太大，就会导致燃烧不稳定，效率下降，甚至

8、会由于燃烧不充分而产生大量大气污染物，严重的会堵塞煤粉管道，这些不良后果经过长久积累对电厂的安全运行影响愈加严重，对发电机组造成破坏，最后可能导致电厂被迫降负荷甚至停机。所以不仅在锅炉燃烧方面