自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的機(jī)電一體化溫度儀表的研制.pdf

1、在化工、制藥、輕紡等行業(yè)中溫度的測(cè)量和控制是進(jìn)行安全、高效生產(chǎn)的重要依據(jù)。目前市場(chǎng)上經(jīng)常采用的測(cè)溫儀表是壓力式溫度儀表、雙金屬溫度計(jì)、熱電阻傳感器、熱電偶傳感器等幾種類型，其中壓力式溫度儀表、雙金屬溫度計(jì)僅能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指示不能遠(yuǎn)距離監(jiān)控，且其精度容易受到環(huán)境溫度的變化和儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，經(jīng)常需要通過(guò)手動(dòng)去校零，使用不方便；而熱電阻和熱電偶傳感器適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)指示需配置二次儀表和電源不方便，且其指示值會(huì)跳動(dòng)不利于現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)。針對(duì)這些

2、問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的機(jī)電一體化溫度儀表。
　　本文所設(shè)計(jì)的溫度儀表由自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的壓力式測(cè)溫系統(tǒng)和熱電阻（電子）測(cè)溫系統(tǒng)組成，一個(gè)用于現(xiàn)場(chǎng)指示一個(gè)遠(yuǎn)傳。其中壓力測(cè)溫系統(tǒng)采用壓力式溫度儀表，通過(guò)采用最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）的方法建立誤差模型研究和分析對(duì)壓力式溫度儀表精度影響最大的兩個(gè)因素，從而設(shè)計(jì)出自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來(lái)解決壓力測(cè)溫系統(tǒng)的精度問(wèn)題。通過(guò)在壓力測(cè)溫系統(tǒng)中置入熱電阻傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送與監(jiān)

3、控，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)測(cè)溫雙重指示的機(jī)電一體化高精度測(cè)溫功能。論文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）分析了儀表的兩個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能，初步選用了壓力測(cè)溫系統(tǒng)和電子測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫儀表，并提出了機(jī)電一體化溫度儀表的總體設(shè)計(jì)方案，并確定了相應(yīng)的系統(tǒng)功能與技術(shù)指標(biāo)。
　?。?）采用最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）的方法建立誤差預(yù)測(cè)模型。分析了液體壓力式溫度儀表的測(cè)溫結(jié)構(gòu)和誤差影響因素，將環(huán)境溫度及毛細(xì)管長(zhǎng)度等特征參數(shù)作為模型輸入，將誤差值及誤

4、差隨毛細(xì)管長(zhǎng)度的變化率作為輸出。根據(jù)回歸預(yù)測(cè)的原理，利用網(wǎng)格搜索和交叉驗(yàn)證的方法尋找最優(yōu)參數(shù)組合，建立液體壓力式溫度儀表的誤差模型。采用LSSVMlab進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究，在MATLAB上運(yùn)行，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出對(duì)壓力式溫度儀表精度影響最大的兩個(gè)因素。
　　（3）對(duì)比分析了傳統(tǒng)的雙金屬補(bǔ)償方法的不足之處，在壓力式溫度儀表的誤差模型分析的基礎(chǔ)上，提出了一種導(dǎo)管補(bǔ)償?shù)姆椒ú⒃O(shè)計(jì)出補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)補(bǔ)償，解決對(duì)儀表精度影響最大的兩個(gè)因

5、素。通過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的有效性與優(yōu)越性。
　　（4）依據(jù)熱電阻測(cè)溫儀表的原理、結(jié)構(gòu)等方面理論，選定機(jī)電一體化溫度儀表熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的熱電阻和航空插頭，并對(duì)整個(gè)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了分析。最后制造出本文所設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化溫度儀表，并通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化溫度儀表的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
　　本文對(duì)壓力式溫度儀表進(jìn)行了自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制的研究與設(shè)計(jì)，并將其與熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)組成機(jī)電一體化溫度儀表來(lái)