热式气体质量流量计.pdf

沈阳工业大学

硕士学位论文

热式气体质量流量计

姓名：丁宁

申请学位级别：硕士

专业：微电子学与固体电子学

指导教师：孙承松

20070305
摘要热式质量流量计是利用传热学和流体学理论，即流动的流体与热源之间热量交换关系来测量流量的仪表。热式质量流量传感器应用先进的半导体集成电路技术制作，其体积小，生产制作比较容易：采用独特的恒温原理建立数学模型，测量出介质的质量流量，无须温度和压力补偿。流量计部分采用智能化、袖珍型设计，应用ATMEL公司生产的AVR系列单片机中的ATmega8作为处理器，其片内集成了8路10位ADC、三通道PWM、先进的RISC结构、23个可编程的I／O口、自带看门狗、丰富的非易失性数据存储器空间及在线JTAG编程等。仪器内部ADC测量精度达到±o．1％，温漂0．2％，T三±10℃，线性度较好。仪器采用四位扫描数码管构成显示系统，具有丰富的功能菜单。通过ISP串口下载线与计算机连接进行软件更新，单片机系统的软件是在IARWorkbench环境下，利用c语言编写的，仪器内部的各项参数和数据表格都可由计算机设置和调整。流量计算部分采用查表加线性插值法。仪器使用前，通过流量计的标定键可对流量计进行标定；并对瞬时、累计流量、传感器输入电压值进行实时监测，利用12c总线的铁电存储器对实时流量值进行存储；文中着重阐述了仪器的功能规划，气体质量流量传感器的物理和数学模型的建立，流量计的软、硬件设计到仪器的软硬件调试、实际流量的测量及误差分析，以及研制出样机的全过程。关键词：热式气体质量流量计，传感器，ATmega8，查表加线性插值，ADC沈阳工业大学硕士学位论文Embedded
On·ChipMassThermalconstantcompensationLines，WatchdogfluxdesigningWords：ThermalMethod，ADC热式气体质量流量计DevelopmentofGasFlowmeterAbstracttransferandtheoriesexchangequantityadvanced，andmicro—controllerATMEL8-channelPWMchannel，AdvancedProgrammableDi百talMemoryou．MeasuringcoefficientconstructedMCUconnectedWorkbench．Computerberandomphysicalmeasuringhydromechanicsformethodsemiconductorthermaldiminutivevolumeeasyproduction．ThermalhasprincipiummathematicalmediummassAVRCorp．asMCU．whichFOachieved±0．1％，temperatureT-±10℃，bettersystemmenus．SoftwareinEmbeddedfinishtheparametercomputeflowmeterreal—timeflux，accumulativeinputmemory．Ingassensor，softwarehardwareinstrument．KeyFlowmeter，Sensor，ATmega8，CheckTheisdeviceflux，andutilizesheatthatsaybetweenflowingliquidheater．Applyingintegratecircuittechnology，theadvantageflowstandardizationuniquetemperaturemodelwithoutpressure．TheappliesintelligentpocketdesignadoptsATmega8integrates10—bit15kSPSADC，threeRISCArchitecture，23Timer，abundantOn-BoardJTAGdebugprecisionADC0．2％，linearity．Thedisplayby4一bitLED，whichhavesabundantfunctionupdatedISPserial—portwhichcomputer，thesoftwaredevelopedwithCIARtablesettingdataacquisition．Checklinearinterpolationusedvalue．ThecalibratedpressingSETbuttonbeforeworking．Inadditioninspecttotalvoltage．Theaccumulativesaved12Cferroe