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基于热膜探头的气体流量传感器研究

彭丹  
【摘要】:随着社会的发展和科技的进步,流量测量及其相关应用已经渗透到人们生活的各个领域,例如石油天然气贸易、家用煤气计量、汽车热机进气控制装置和一些有液体、气体参与或生成的工业生产过程中。正因如此,流量测量与国民经济、国防建设、科学研究有着密切的关系。流量测量也是一门实用性很强的检测技术,流体的复杂性导致测量面临一系列难题,因此,做好流量测量这一工作,对保证工业产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要作用,特别是在能源紧缺、工业自动化程度愈来愈高的今天,流量测量的重要性更加明显。 本项目利用铂电阻构成的FS5热膜探头搭建出惠斯顿电桥,并以此为基础结合数字信号处理电路制成了热式流量传感器,最后研究了整个电路系统及传感器输出曲线的相关性质。 针对传感器传统拟合方法不易在气流量低速段和高速段同时达到拟合精度这一缺陷,本文从传统多项式的拟合结果、温度探头热传递的物理原理、前人数据的相关分析这三个方面对分段拟合方法的重要性进行了分析,针对存在的缺陷,对分段拟合方法进行了一个初步的系统性研究,并指出分段拟合的几点优势,进而进行了相关的验证。 最后,本文将“支持向量机算法”引入热式流量传感器的拟合过程中,根据测量数据优化核函数参数,实现了物理量之间的高精度拟合,从而向整个拟合过程的自动化和智能化迈出了一大步。本文还将“支持向量机算法”拟合结果与传统多项式拟合结果想比较,指出了智能算法的优势及不足之处。


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