两相流是自然界中广泛存在的流动现象，在工业生产与日常生活中起着十分重要的作用。由于两相流的流动状态复杂多变，对其流动参数的准确测量一直是工程与科研领域尚未有效解决的问题。两相流的测量方法有很多 ， 其中电阻层析成像技术 （ Electrical ResistanceTomography ， 简称 ERT ） 通过测量敏感电场内电导率变化 ， 得到对象的流动特性 ，具有非侵入性、无辐射、可视化等特点，在工业过程中有广泛的应用前景。本论文在利用国内外 ERT 系统研究的基础上，针对气液两相流电阻率测量系统的硬件要求，提出了新型 ERT 系统的设计方案 ， 。作者在本课题中完成的主要工作如下：1. 在了解 ERT 系统的工作原理的基础上 ， 实现了基于 FPGA 控制 ， 采用双极性脉冲电流激励，对 12 电极的两相流装置，选择相邻的一对电极作为激励电极 ， 另一相邻电极作为测量电极的电阻率测量系统的设计。2. 完成用于激励的双极性脉冲电流的设计 ， 并实现脉冲频率与电流大小可控 。3. 完成信号调理与采集模块的硬件设计，信号调理实现了自适应程控功能，信号采集保证了一定的转换精度。4. 学习掌握了 Altium Designer 软件操作，并独立绘制出本硬件系统各模块原理图。59596
毕业论文关键词 电阻层析成像，双极性脉冲电流，串口通信
Title Title Title Title The D esign Of Gas-liquid T wo-phase F low R esistivityM easurement S ystem （ Hardware part ）Abstract Abstract Abstract AbstractTwo-phase flow is one of the most common fluids in the nature, which alsoplays very important part in industry and daily life.Many methods have beenapplied on measuring two-phase flow, the one with great perspective isElectrical Resistance Tomography （ ERT ） . The characteristic of thistechnique is non-intrusive, non-radiant visualization and etc. The mainachievements made in this thesis are as follows:1. C ompletion of the FPGA-based control using a bipolar pulsed currentexcitation electrode 12, the two-phase flow means, select an adjacent pairof electrodes as excitation electrodes, and the other adjacent to theelectrode as a measuring electrode resistivity measurement systemConstruction .2. D esigned for the excitation of the bipolar pulse current, and to achievecontrollable pulse frequency and the current size.3. D esign of the signal conditioning and acquisition module, signalconditioning to achieve adaptive control, signal acquisition to ensure acertain degree of conversion accuracy.4. U sing Altium Designer to map out each module schematic.
Key words electrical resistance tomography, bi-directional pulsecurrent,serial communication .
目 次
1 绪论 1
1.1 课题背景介绍 1
1.2 电阻层析成像技术 （ ERT ） 发展及研究状况 2
1.3 课题的主要研究内容 7
2 电阻率测量的基本原理及结构 8
2.1 电阻率测量系统的基本原理 8
2.2 电阻率测量系统的基本结构 8
3 电阻率测量的总体方案设计 10
3.1 测量系统总体框架设计 10
3.2 测量系统的工作流程 1 1
4 电阻率测量系统硬件电路设计 1 2
4.1 激励信号发生模块 1 2
4.2 激励 / 测量切换模块 1 5
4.3 信号调理和采集模块 18
4.4 系统控制模块设计 26
4.5 电源部分设计 30
工作总结及建议 31
致谢 32
参考文献 33
1. 1. 1. 1. 绪论绪论绪论绪论1.1 1.1 1.1 1.1 课题背景介绍 课题背景介绍 课题背景介绍 课题背景介绍两相流体系广泛存在于自然界和工业生产过程中 ， 两相流测量的研究在人们的生产生活中占有重要的地位 。 在冶金 、 化工 、 食品 、 电力 、 建材及环境工程等方面都广泛存在着两相流动现象 。 随着工业自动化水平的不断提高 ， 两相流检测技术在工业生产和科学研究中发挥着越来越重要的作用 ， 在实际的应用中对两相流检测技术的需求也越来越多 。 本课题重点研究适用于对实时性要求较高的气 / 液两相流电阻率测量的硬件系统设计。 气液两相流电阻率测量系统硬件设计:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_64859.html