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1、精选优质文档-倾情为你奉上贵州民族大学 信息工程学院（系） 2009级贵州民族大学毕业论文（设计）任务书姓 名学 号指导教师毕业论文（设计）题目： 基于NTC电子流量计设计与制作毕业论文（设计）工作内容：一、 设计制作一套基于NTC的电子流量测量系统；二、 作流量标定；三、 测量范围：0.01m30.1 m3/min;四、 静态误差5%n 指导教师： （签名） 年 月 日n 教研室主任： （签名） 年 月 日n 学院院长： （签名） 年 月 日专心-专注-专业贵州民族大学本科毕业论文（设计）开题报告题目 基于NTC电子流量计的设计与制作学 院 信息工程学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级
2、电子信息 姓 名 学 号 指导教师 填表日期 2012年12月10日 说 明1、 毕业设计的开题报告是保证毕业设计质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。2、 学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。3、 此表一式二份，交学院装入毕业设计（论文）档案袋。4、 开题报告需经指导教师、院（系）领导审查合格后，方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。5、 理工类不得少于10篇，其他专业类不少于15篇相关文章的阅读量。6、 开题报告撰写不少于1000字。7、 有关栏目空格不够时，可加页续填。流量计的现状：1. 流量计 流量计英文名
3、称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。2.流量计分类流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。按测
4、量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置1。现如今，目前最流行、最广泛的分类法可分为：容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体震荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计等。下面重点介绍常用几个流量计的原理，特点和发展现状。差压式流量计：是根据安装于管道中流量检测件产生的差压，已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。通常由一次
5、装置（检测件）和二次装置（差压转换和流量显示仪表）组成。目前是一类应用最广泛的流量计，在各类流量仪表中使用量占据首位，由于近几年各种新型的流量计的问世，它的使用量在逐渐下降，但目前仍是最重要的一类流量计。浮子流量计：又称转子流量计，是变面积式流量计的一种，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，从而使浮子可以再锥管内自由地上升和下降。容积式流量计：又称排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。缺点是：结果复杂，体积庞
6、大；产生噪声及振动等。容积式流量计和差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计，常用于昂贵介质（油品、天然气等）的总量测量。涡轮流量计：是速度式流量计中的主要种类，它采用多叶片的转子感受流体平均流速，从而推导出流量或者总量的仪表。它有很好的优点：在所有的流量计属于最精确的流量计，重复性好。但是不能长期保持校准特性。电磁流量计：电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。它可以解决其它流量计不易应用的问题，如脏水，腐蚀流的测量。 超声流量计：是通过检测流体流动对超声脉冲的作用以测量流量的仪表。超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属于阻碍流
7、量计，适于解决流量计测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点。质量流量计：以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量。质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。其中直接式质量流量计可分：热式、差压式、科里奥利等。热式质量流量计：热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热，热能随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量（温
8、度）变化来反映出流体的质量流量。其中基于NTC的热式流量计就是其中的一种。当然还有许多的流量计这里就重点介绍以上的流量计，如今随着电子的行业的不断的前进。流量计伴随着现代工业的发展有必要逐步完善其性能，而技术的进步也让流量计的完善成为可能。流量计的发展将向提高流量计的可靠性，提高流量计对介质适应性、对环境的适应性等发展。同时随着新的信号处理技术及新的信号传输技术的应用，流量计将向高度智能发展2。本次研究设计的基于NTC电阻流量计，属于热式质量流量计中的一种，也是常见的流量计。热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热，热能随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量（温度）
9、变化来反映出流体的质量流量。基于NTC电阻流量的的设计简单，造价低，容易与计算机连接等所有实际中广泛应用。将热敏电阻与与其他电阻组成桥式电路，通过测量热敏电阻耗散的热量Q，Q=KAT(K为热传导系数、T是介质前后流动的温度变化)。可间接测量流量。当介质不流动时，使电桥处于平衡状态，当介质流动时其中的一个热敏电阻耗散热量，温度下降，导致电阻变化，使电桥不平衡，电流表可指示出介质流量的变化所对应的电流3。谈到NTC热敏电阻，这里也将对热敏电阻原理及特性进行介绍。 NTC热敏电阻的工作原理及特性 NTC热敏电阻温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载
10、流子数目增加，所以电阻值降低。 NTC热敏电阻温度特性（1） NTC的RT特性 负温度系数热敏电阻（NTC）的RT规律写成 式中，代表0（273.15K）；代表0时的阻值，单位为4。 由此可以看到NTC阻值随着温度变化呈指数规律，而非线性变化。（2） NTC的伏安特性 负温度系数热敏电阻的伏安特性大致可以分为三段：当流过NTC的电流较小时，其伏安特性服从欧姆定律，曲线在此段呈线性；当电流增加时，热敏电阻自身温度明显增加。但由于受到电阻的负温度特性的影响，温度升高后电阻变小，于是输出电压U=I*R的上升速度减慢出现了非线性；当电流继续增大的时候，热敏电阻自身温度上升更快，阻值大幅度下降，其减小速
11、度超过电流增加速度，于是出现电压随电流的增加而降低的现象。（3） NTC的温度系数根据电阻温度系数的定义，可得=-由此可见电阻温度系数并常数，它随着温度降低而迅速增大，即低温段比高温煅更灵敏。热敏电阻的测温灵敏度比金属热电阻高得多。由于温度变化引起的阻值变化大，因此，测量时引线电阻影响小，且体积小，非常适合测量微弱温度变化，但是非线性严重。 NTC电阻温度测量技术。就目前的的发展趋势，关于阻值的常用测量手段有单电桥法（两线制、三线制、四线制）、双电桥法等。对于精密测量，多选用电桥法或电位差计法，工业测量常用不平衡或平衡电桥法以及数显仪表5。而在于现在对NTC热敏电阻的标定，常用的方法有拟合残差
12、、平均误差、传递误差对数据处理方法进行评估。这些都只是目前一些的方法，随着时间的不断推进，新的技术手段会慢慢的发展。研究目的和意义：现在科技不断进步，传感器技术也在不断的更新。在温度传感器中，NTC热敏电阻已经应用很广泛，在各个电子商城可以随处可见。各个型号和各种材料的流量计如今已经发展得很成熟了，但现在的流量计都有价格昂贵，使用不便的特点。本次设计的基于NTC电阻的流量计，出于NTC电阻的特点，从而使基于该电阻流量计也显示出了结构简单，容易掌握等的特点。目的是设计出一款价格便宜、操作简单、可以与计算机接口的流量计，同时也可以使自己在传感器方面得到提升。了解并掌握NTC的相关特性及流量计的相干
13、知识，以及学习处理NTC电阻的非线性问题的方法。分析流量计在测量方面数据并做统计，成功制作出符合要求的实验设备。设计内容(内容、结构框架以及重点、难点)：一、 设计制作一套基于NTC的电子流量测量系统，包括信号的检测、放大、处理、结果显示。二、设计指标： 测量范围：0.01m30.1 m3/min; 静态误差5%。三、作流量标定。重点：系统的硬件制作难点：由于NTC电阻的阻值是非线性的，非线性的规律存在一定的不确定性，所以不便于掌控，难以满足精度要求。研究方法、手段：1、 大量检索、阅读各种文献、期刊，了解现有的电阻流量计；参考已被研究出或是设计出的电路结构，了解他们在减少NTC电阻的非线性问
14、题的相关设计和设计中所选用的不同型号的NTC元器件；2、流量信号采集 利用热敏电阻上的热量消耗和介质流速的关系可以流量的流速。如下图：热敏电阻Rt1和Rt2分别置于管道中央和不受介质流速影响的小室中。当介质处于静止状态时，调节电桥平衡桥路输出为零，当介质流动时，将Rt1的热量带走，致使Rt1的阻值变化，桥路就有输出量，其输出的电压。介质从Rt1上带走的热量多少与介质流速有关。 NTC电子流量计的原理图63、采用热敏电阻的串联法或者并联法对输出特性进行线性化处理，使等效电阻在一定范围内线性。4、运用仪用放大电路将阻值变化所引起的电压变化信号放大，便于观察分析。5、结果显示可运用电压显示结果，然后
15、将数据进行查表、计算得出对应的流量值6、利用多次测量的方法对流量计的的流量进行标定，将所测量得的电压与流出的流量作线性分析。可以制作的模型如下图：通过此模型进行流量的标定测试，从而建立数据进行分析。事先准备好电压表，进行刻度标定。接着对管道流下来的水进行称重，在规定的时间内所得到的水的重量，这时看电压表所显示的值，这样重复的按照此方法，找到对应的电压值。从而可以较好的对流量进行标定。7、 误差分析是用非线性误差、滞后误差、重复性误差构成的静态误差分析方法。 非线性表示传感器实际的输入输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（或偏离）的程度，而校准曲线是通过实际测量标定得到的，当一个输入量作用于
16、传感器，得到一个相应的输出量，从而可在平面坐标上确定一个点，将一系列这样的测量点连接在一起就得到实际的校准曲线，拟合直线的选定保证尽量小的非线性误差，一般主要采用有理论直线法，端点线法，最佳直线法，最小二乘法等。 滞后误差表示的是传感器咱正反行程期间，其输入输出曲线不重合的程度，正行程是指输入量增大的行程，反行程是指输入量减小的行程。在实际中可以这样测定，对于同一个大小的信号，在连续增大的正向行程中，对应于某一输出量，在信号减小的反向行程中，对应得输出量，且其滞后现象可以表示为正反行程输出的最大差值；满量程输出值。 重复性表示传感器在同一个工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次测试时，所
17、得特性曲线间一致程度的指标，如果得到的曲线越靠近，重复性越好，误差也越小。重复性属于随机误差可以根据标准偏差计算即 式中的为标准点正反行程输出值的标准差的最大值；为置信系数，通常取2或3。研究进度：2012-11-15 论文选题2012-11-16至2012-12-10 收集、阅读相关资料，为写论文开题报告作准备2012-12-11至2012-12-31 写开题报告，并补充相关的理论知识2013-03-01至2013-04-10 实验，数据分析，并完成初稿2013-04-11至2013-04-30 硬件制作，进一步调试得最佳效果2013-05-01至2013-05-31 撰写毕业论文与完善论文
18、文献综述内容（包括：国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等）1 高晓蓉 编 传感器技术西南交通大学出版社 本书介绍了各类传感器的工作原理，基本结构相应测量电路，并给出了应用实例。2康华光 编 电子技术基础（模拟部分）讲述了放大电路的设计以及放大电路的应用。3 (日)松井邦彦 著.梁瑞林译,传感器应用技巧141例科学出版社 本书介绍了传感器的电桥电路，放大电路，以及非线性化电路等 其他电路。4 何道清 编传感器与传感器技术 科学出版社 2004主要参考文献：1 苏文.浅谈流量计的发展及现状J.中国仪器表.2002（6）:1-42 王茜.流量计的应用现状及发展趋势J.科技信息（科
19、教前沿）.2008(3):323邱淑荣.基于热敏电阻温度特性的拓展实验系列研究J.大学物理.2004(8):46-474 高晓蓉 .传感器技术M.成都.西南交通大学出版社，2003.95 王魁汉 .温度测量实用技术M.北京：机械工业出版社，20076 何道清 .传感器与传感器技术M.北京：科学出版社，2004指导教师意见： 流量计是工业、农业、国防、科技等领域广泛使用的计量设备，目前市场上使用的流量计大多价格昂贵。探索一种价格低廉、使用方便的流量计有显著是现实意义，并且该课题与本专业联系紧密。对此，xx同学做了一定的研究，从提供的开题报告来看，该同学对课题的基本问题已有较清楚的认识，研究的基本
20、思路合理，同意开题，并预祝取得优异成绩。签字：年 月 日学院审查意见： 签字：年 月 日备注：毕业论文（设计）指导过程记录表学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 年级：2009级姓 名学 号指导教师论文（设计）题目：基于NTC的电子流量计的设计与制作日期进度及指导教师要求教师签字 2012年 11月10日布置题目并指定主要参考2013年3月2日确定设计方案对开题报告的写作进行初步指导2013年3月18日强调重点与难点，并对系统做初步指导2013年4月1号就研究现状进行详细指导 并完成开题报告2013年4月15号完成初稿和设计的初步调试2013年4月28号硬件的初步的完善2013年5月4
21、号硬件的二次调试及论文的次稿2013年5月15号完成硬件和论文2013年5月25号论文答辩给予建议2013年5月31号论文答辩毕业论文（设计）指导教师意见表姓 名指导教师职 称副教授论文（设计）题目：基于NTC电子流量计的设计与制作评语：xx同学的论文基于NTC电子流量计的设计与制作，较好地完成任务书规定的设计任务。作者利用两只热敏电阻及两只精密电阻组成电桥，通过流体的流动使一只热敏电阻温度降低，其电阻值发生改变，从而使电桥失去平衡，产生电压输出。因为热敏电阻阻值的变化与流体的流速有关，所以可以通过电桥的不平衡电压测出流体流量。检测到电桥不平衡电压后，再利用差动放大器放大微弱的电桥信号，即可通
22、过电压表模块将测量量测出。系统结构设计正确、合理。由于输出量是电压量，所以还需对其标定。作者限于现有条件，设计了一个较好的标定系统，对流量计做了标定。标定系统设计的原理、方法正确。作者针对系统模型测试了大量的数据，测试数据翔实、有效。从测试的数据可以看出，在有些点的数据存在较大的误差，这主要是作者限于现有条件，标定系统不是很稳定，另外，系统的有些参数不是很合理，对流体的散热能力考虑不足，使热敏电阻未能工作在高灵敏度区。作者在测量数据基础上对系统做了误差分析，分析方法、结果正确。同意该同学参加论文答辩。评分：80分 签字： 年 月 日备注：学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 年级：20
23、09级 毕业论文（设计）评阅教师意见表姓 名评阅教师职 称论文（设计）题目：基于NTC电子流量计的设计与制作评语： xx同学的论文基于NTC电子流量计的设计与制作，选题具有较好的实际意义，也较好地完成了规定的任务，设计合理，表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求，论文达到了本科毕业论文的要求。同意该生参加学位论文答辩。评分： 签字： 年 月 日备注：学院 ：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 年级：2009级贵州民族大学毕业论文（设计）答辩记录表姓名学号指导教师论文（设计）题目：基于NTC电子流量计设计与制作答辩内容：学生介绍论文时间： 分钟 问答时间： 分钟答辩组人数： 组长姓名： 秘书签字： 年 月 日学院：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 年级：2009级毕业论文（设计）答辩委员会意见： 成绩： 答辩委员会主席： 年 月 日毕业论文（设计）最终成绩： 学院领导签字： 年 月 日备注：