电容层析成像高速通讯系统研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要两相流广泛存在于工业过程中，其参数的实时、准确测量具有重要的实际应用价值。但是两相流系统是一个复杂的非线性动态系统，相间存在着界面效应和相对速度，致使两相流参数检测的难度较大，成为国内外一个垦待发展的探索研究领域。电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography,ECT)技术是目前较为广泛研究的一种两相流参数检测技术，它具有成本低、速度快、非侵入性、适用范围广和安全性能佳等优点，已在诸多方面得到了研究和应用。但是ECT技术还不完善，目前主要集中在实验室的研究应用，真正的工业现场应用不多。本文在浙江大学多相流课

2、题组现有研究成果的基础上，针对目前ECT系统中电容数据采集模块与上位机通讯上存在的“瓶颈”，提出并研制了基于USB2.0的高速ECT通讯系统。经测试，该系统的数据传输速度达到了预期效果，满足了工业实际应用中的实时性要求。本文的主要工作如下:(1)在比较目前国内外常用的ECT电容测量电路及通讯方法的基础上，提出并设计了基于通用串行总线(UniversalSerialBus,USB)2.0的高速ECT通讯系统。该系统充分发挥了基于差分采样原理的电容测量电路在测量速度上的优势，克服了EC7，系统通讯上的“瓶颈，’o(2)将数字信号处理器(DigitalSignalP

3、rocessor,DSP)应用于所设计的通讯系统中，设计了DSP与USB控制芯片的接口电路，编写了基于USB2.0通讯的固件程序、主机应用程序以及DSP端测试程序，实现了DSP与主机间的USB通讯。(3)对所设计的通讯系统进行了实验测试，其数据传输速度和可靠性均达到了预期目标。最后针对高速、稳定的EC7，系统的研制提出了一些改进意见。关键词:电容层析成像，通讯，USB2.0,DSP万方数据浙江大学硕士学位论文ABSTRACTTwo-phaseflowwidelyexistsinindustries.Thereal-timeandaccuratemeasurem

4、entoftwo-phaseflowparametersissignificantintheindustrialapplication.Becauseofthecomplexity,nonlinearanddynamiccharacteristirsofthetwo-phaseflowsystem,themeasurementoftwo-phaseflowparametersbecomesadifficultandurgentproblemtobesolvedElectricalCapacitanceTomography(ECT)isawidelystudie

5、dtechniqueforthemeasurementoftwo-phaseflowparameters.Owingtotheadvantagesoflow-cost,high-speedcapability,non-invasion,wideapplicationsandreliability,ECThasbeenappliedinmanyfields.However,itisstillinthestageoflaboratoryresearchduetoafewproblemsanddifficulties.Basedontheanalysisofexis

6、tingECTsystem,ahigh-speedcommunicationsystemforECTisproposedanddeveloped.Testresultsshowthatthedatatransmissionratecanmeetthereal-timerequirementoftheindustrialprocesses.Themainworksarelistedasfollows:(1)Byanalyzingthewidelyusedcapacitancemeasurementcircuitsandcommunicationmethodsus

7、edinECT,ahigh-speedcommunicationsystembasedonUniversalSerialBas(USB)2.4isdesignedanddeveloped.TheadvantagesofthepresentECTdataacquisitioncircuitarefullydevelopedandthe"bottleneck"ofdatacommunicationinECTsystemisbrokenthrough.(2)TheDigitalSignalProcessor(DSP)hasbeenappliedinthenewsys

8、tem.Usingthedevelop