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)。目前市場上經(jīng)常采用的測溫儀表是壓力式溫度儀表、雙金屬溫度計、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、雙金屬溫度計僅能進(jìn)行現(xiàn)場指示不能遠(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)常需要通過手動去校零，使用不方便；而熱電阻和熱電偶傳感器適用于遠(yuǎn)距離測量，現(xiàn)場指示需配置二次儀表和電源不方便，且其指示值會跳動不利于現(xiàn)場讀數(shù)。針對這些

2、問題，本文設(shè)計了一種自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的機(jī)電一體化溫度儀表。
　　本文所設(shè)計的溫度儀表由自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的壓力式測溫系統(tǒng)和熱電阻（電子）測溫系統(tǒng)組成，一個用于現(xiàn)場指示一個遠(yuǎn)傳。其中壓力測溫系統(tǒng)采用壓力式溫度儀表，通過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壓力式溫度儀表精度影響最大的兩個因素，從而設(shè)計出自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來解決壓力測溫系統(tǒng)的精度問題。通過在壓力測溫系統(tǒng)中置入熱電阻傳感器來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送與監(jiān)

3、控，實現(xiàn)了單點測溫雙重指示的機(jī)電一體化高精度測溫功能。論文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）分析了儀表的兩個測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能，初步選用了壓力測溫系統(tǒng)和電子測溫系統(tǒng)的測溫儀表，并提出了機(jī)電一體化溫度儀表的總體設(shè)計方案，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)測模型。分析了液體壓力式溫度儀表的測溫結(jié)構(gòu)和誤差影響因素，將環(huán)境溫度及毛細(xì)管長度等特征參數(shù)作為模型輸入，將誤差值及誤

4、差隨毛細(xì)管長度的變化率作為輸出。根據(jù)回歸預(yù)測的原理，利用網(wǎng)格搜索和交叉驗證的方法尋找最優(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)行實驗結(jié)果研究，在MATLAB上運行，通過實驗結(jié)果分析得出對壓力式溫度儀表精度影響最大的兩個因素。
　　（3）對比分析了傳統(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)計出補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)自適應(yīng)補(bǔ)償，解決對儀表精度影響最大的兩個因

5、素。通過理論分析及實驗驗證自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的有效性與優(yōu)越性。
　?。?）依據(jù)熱電阻測溫儀表的原理、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溫系統(tǒng)的熱電阻和航空插頭，并對整個熱電阻測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了分析。最后制造出本文所設(shè)計的機(jī)電一體化溫度儀表，并通過分析和實驗驗證本課題所設(shè)計的機(jī)電一體化溫度儀表的各項技術(shù)指標(biāo)。
　　本文對壓力式溫度儀表進(jìn)行了自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制的研究與設(shè)計，并將其與熱電阻測溫系統(tǒng)組成機(jī)電一體化溫度儀表來