基于STM32的低湿露点仪设计

论文摘要

露点温度是表征空气湿度的重要参数,是体现空气干湿程度的物理量,它对我们的影响无处不在,所以露点的高精度检测就显得尤为重要。本文采用冷镜式原理,对露点温度控制方法进行研究,设计了一种基于STM32的低湿露点仪。本文所设计露点仪的工作原理及流程为先设置光信号电压目标值,全速降温,当达到光信号电压目标值时取得粗略露点,对温度进行控制,当镜面处于结露和未结露的临界状态时,镜面内的温度传感器测出温度值则为气体的露点温度。本文介绍了系统的结构设计及硬件电路设计,包括激光模块、制冷模块、测温模块、测光模块、显示模块等硬件电路和气室、光路结构、散热装置等结构,并对系统各模块进行软件编程。本文还对露点仪的温度控制方法进行了研究,并提出了几种控制方法,对各方法进行控制试验对比后选用基于BP神经网络PID的光温控制方法,其特点为采用两个PID控制器分别对光信号电压和温度进行控制,光信号电压控制器加入温度调节参数,提高灵敏性,温度控制器加入了BP神经网络算法,通过神经网络算法的自学习和加权系数调整来对控制器的调节参数进行自整定,实现温度控制的快速响应,与光信号电压控制器相匹配,最终使露点仪具有精度高,稳定性好,响应速度快的特点。实验结果表明,本文设计的露点仪,其重复性为±0.06℃,精确度为±0.3℃,测量范围为-50℃+25℃,满足低湿露点检测的要求,可用于工业等领域测量使用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 露点仪的研发及应用
•     1.2.2 冷镜式露点仪的概况
•   1.3 本文的研究工作
• 第二章 露点仪的系统设计
•   2.1 冷镜式露点仪测量原理
•     2.1.1 露点温度与水汽压的关系
•     2.1.2 露点温度测量原理
•   2.2 露点仪的结构设计
•     2.2.1 气室设计
•     2.2.2 镜面选择
•     2.2.3 制冷设计
•     2.2.4 光路结构设计
•     2.2.5 散热装置
•   2.3 露点仪的工作流程
•   2.4 本章小结
• 第三章 露点仪硬件电路设计
•   3.1 硬件电路总体设计
•   3.2 激光发射电路
•   3.3 测光电路
•   3.4 测温电路
•   3.5 温度控制电路
•   3.6 显示模块
•   3.7 微控制器系统电路
•   3.8 本章小结
• 第四章 温度控制方法优化与设计
•   4.1 升降温控制
•   4.2 动态PID控温
•   4.3 光温控制设计
•   4.4 BP神经网络的光温控制
•     4.4.1 BP神经网络
•     4.4.2 BP神经网络的PID控制
•     4.4.3 控制设计
•   4.5 控制设计的对比分析
•   4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计
•   5.1 软件总体设计
•   5.2 开发环境介绍
•   5.3 程序设计
•   5.4 可视化图形界面设计
•   5.5 本章小结
• 第六章 系统测试及分析
•   6.1 系统测试
•     6.1.1 稳定性分析
•     6.1.2 系统响应测试
•     6.1.3 露点检测精度
•   6.2 误差分析
•     6.2.1 镜面污染
•     6.2.2 镜面测温误差
•   6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 濮铮

导师: 唐慧强,咸爱国

关键词: 冷镜式,露点测量,光温控制,神经网络

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,仪器仪表工业

单位: 南京信息工程大学

分类号: TH765.51

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000521

总页数: 70

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