论文总字数：18607字

摘 要

在实际的生产过程中，我们往往要测得流量这一重要参数。流量的测量分为体积流量的测量和质量流量的测量。由于生产技术的提高，对各种流体测量的要求也不断提高，其中测量的方法以及它的精确性、稳定性、可操作性都是流量测量要考虑的方面。在70年代初期，在一些环境下传统的流量计无法满足工业现场的需求，科学家于是发明了直接式质量流量仪表科里奥利质量流量计。它的发明使得流体测量方法更多元且测量精度有了大幅度的提升。现在，科里奥利质量流量计由测量管道、电磁激振器、磁电传感器和信号处理部分构成。它的优势就在于能直接测量流体的质量流量，并且能同时测量出流体的密度。但是科里奥利质量流量计的核心技术仍然只有西方的一些大公司掌握，给国内的研究和生产带来了很多困难。

本文首先探讨了科里奥利质量流量计的研究背景和现状，接着介绍了它的设计原理，然后对它的硬件部分做了一一介绍，并对本文采用的STM32单片机作了简单的概述，再介绍本课题所涉及的软件技术，最后展望了本课题未来的研究方向。

关键词：科里奥利质量流量计 电磁激振 STM32

Abstract

In the actual production process, we often have to measure the flow which is an important parameter.Due to the improvement of production technology, the requirements for various kinds of fluid measurement are also increasing, the measurement method and its accuracy, stability and maneuverability are the aspects to be considered in the flow measurement.In the early 1970s, in some environments, the traditional flow meter can not meet the needs of the industrial field, so the scientists invented the direct mass flow meter Coriolis mass flowmeter. Its invention makes the fluid measurement method more variable and the measurement accuracy has been greatly improved. Now, Coriolis mass flowmeter is made of measuring tube, electromagnetic excitation, magneto electric sensor and signal processing parts. Its advantages are that it can directly measure the mass flow of the fluid, and can measure the density of the fluid at the same time. But the core technology of Coriolis mass flowmeter is still in some major Western companies , it brings a lot of difficulties in the research and production in our country.

First, the research background and the current status of Coriolis Mass Flow Meter are discussed in this paper,second it introduces its design principle, Third it makes a brief introduction to the hardware part of the system and introduces the STM32 micro controller which is used in this paper. Then the software technology involved in this topic is introduced. Finally, the future research direction of this topic is discussed in the end.

Key Words：Coriolis Mass Flow Meter；Electromagnetic excitation；STM32

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2质量流量计的分类 1

1.3科里奥利质量流量计的研究背景及现状 2

1.4科里奥利质量流量计的发展展望 5

1.5本文的工作 5

第二章 科里奥利质量流量计的原理 7

2.1科里奥利质量流量计的工作原理 7

2.2流量传感器原理 8

2.3信号检测原理 11

第三章 科里奥利质量流量计的系统结构 13

3.1 科里奥利质量流量计的驱动部分 13

3.2科里奥利质量流量计的信号检测部分 14

3.3科里奥利质量流量计磁体的选择 15

3.4科里奥利质量流量计的检测线圈位置及结构 16

第四章 科里奥利质量流量计硬件电路设计 17

4.1单片机的选用 17

4.2科里奥利质量流量计的功率放大电路 18

4.3科里奥利质量流量计滤波部分电路 19

4.4电压比较电路 22

4.5 74AC11086芯片介绍 26

第五章 基于STM32的科里奥利质量流量计系统软件设计 29

5.1软件实现原理 29

5.2 软件部分程序 29

5.2下载验证 32

总 结 33

参考文献 34

致 谢 36

第一章 绪论

1.1引言

单位时间里通过流体断面的流体体积叫体积流量，在单位时间里，流体通过管道有效截面的流体质量，叫质量流量。单位：kg/h,kg/s。和体积流量对应，它可以表示为流体的密度和体积流量相乘的结果^[1]。

工业过程中的四大参数是流量、物位、温度和压力，对国家经济发展有着重要的影响。由于生产技术的提高，对各种流体测量的要求也不断提高，其中测量的方法以及它的精确性、稳定性、可操作性都是流量测量要考虑的方面^[2]。

在实际的生产过程中，检测产品的质量，对生产成本的计算或者对成品的出售和存储等各个方面都必须考虑到所测流体的质量流量。上文提到过质量流量可以表示为流体的密度和体积流量相乘的结果，所以原理上都可以先测得流体的体积流量，再乘以密度得到质量流量。但是我们知道在不同的环境下，比如压力和温度不停的变化时，流体的密度也会不停地变化，气体密度的变化尤为明显。所以要得到精确的质量流量，压力和温度又在不停的变化时，不能用体积流量乘以密度得到质量流量的方法，而是要直接测得质量流量，像在食品和饮料，化学和石油，药物和天然气等行业。例如在炼钢的时候，氧化的碳和吹入的氧气成正比，所以只要知道吹入氧气的量就能知道炼钢终点。但是，生产中使用的氧气的温度和压力在不停地变化，我们如果只是简单地测得体积流量会与我们所期望的结果差很多。即我们要了解的不是氧气的体积，而是氧气的质量^[3]。

1.2质量流量计的分类

不管是涡轮式还是超声波式等一些流量计，从本质上讲都属于体积流量计^[4]。在很多工业生产过程中的参数检测和控制能把流体的质量流量直接检测出来的质

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