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石英晶体量热仪的研究与开发

刘远民  
【摘要】:随着科学的进步和经济的飞速发展,我国能源需求量迅速增加,而煤作为一种最重要的能源之一,必将对煤的质量提出更高的要求。煤的发热量是衡量煤质的主要指标,目前国内的量热仪在测量发热量的精确度、实时性等方面还存在一定的欠缺,因此迫切需要精度高实时性能好的量热仪系统。 论文首先阐述了量热仪系统研究的意义、现状、水平和目标,并阐述了量热仪系统的组成原理。 其次,探讨了热值测量的基本原理、方法、步骤、过程以及所用到的公式,在此基础上研究了系统的功能和设计原则,并进行了系统的机械设计,确定了系统总体结构的设计方案;在详细分析石英晶体传感器测温基理的基础上,设计了石英晶体温度传感器的电路,提出了确定其参数的方法:曲线拟合法;为了准确求出温度—频率特性参数,在获取大量的数据的基础上,用C语言编写了这一算法,并求出相应的参数;由于所处的实验环境比较恶劣,为了消除外界干扰,采用了数字滤波技术;同时,为了测出石英晶体温度传感器的输出频率,设计了相应的硬件电路。 然后,分析了Windows下串行通信的特点,通过比较几种串行通信方法的优缺点,采用了API函数实现上位机与下位机之间的通信;根据研究需要制定了PC机与单片机的通信协议并专门用VC++定义了一个数据采集线程和一个串口通信类;根据量热仪的实际工作情况,为了提高量热仪系统的实时性,提出了基于多线程技术的方案;为了保存实验数据,建立了基于ODBC的数据库;同时采用了动态加载数据源技术以方便用户操作。 最后,对系统功能和性能进行了考核和评估,结果表明系统的实时性、准确度和精确度都有较大的提高。


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