第8章智能儀器設(shè)計實例設(shè)計實例.pptx

1、第八章 智能儀器設(shè)計實例 第一節(jié) 智能儀器的設(shè)計原則及研制第二節(jié) 固體密度測試儀的研制 第三節(jié) 基于DSP處理器的地下管道 漏水檢測儀設(shè)計 1實例1： 固體密度測試儀的研制測量原理 硬件電路設(shè)計 軟件設(shè)計 測試結(jié)果分析 三種固體密度測試法 :有天平法、機(jī)械法、電子自動法。2一、電子自動法測量原理 電子自動法是一種基于阿基米德浮力定律實現(xiàn)對固體的密度測試的方法。物理學(xué)中密度的定義為物體單位體積的質(zhì)量數(shù)。在測量密度時，首先測量固體標(biāo)本在空氣中的重量，再將固體標(biāo)本浸沒在裝有水的容器中，測量固體受水浮力后的重量，根據(jù)阿基米德浮力定律可求出固體的體積，計算密度值。3設(shè)固體標(biāo)本的質(zhì)量為M、體積為V，測量密

2、度為，有：=M/V固體標(biāo)本在空氣中的重量為：P1=Mg在水中的重量為：P2=（M-M0）g，則浸沒在水中前后的重量差為：P1-P2=M0g，其中g(shù)表示重力加速度，M0表示與固體標(biāo)本同體積的水的質(zhì)量。根據(jù)阿基米德浮力定律，不規(guī)則固體的體積為：4則不規(guī)則固體的密度為： 式中0為水的密度，因為0=1g/cm3，于是所測固體的密度為：可見，只要分別求出不規(guī)則固體在空氣中的重量P1和該固體在水中的重量P2，根據(jù)上式即可得到被測固體的密度值。5二、硬件電路設(shè)計 密度儀組成框圖61、傳感器設(shè)計 應(yīng)變片壓阻電橋7 固體密度測量系統(tǒng)中傳感器由四片性能完全相同的壓阻式應(yīng)變片組成，通過壓阻效應(yīng)實現(xiàn)重力到電阻的轉(zhuǎn)換，

3、再由電橋?qū)㈦娮璧淖兓D(zhuǎn)換為電壓。其中，應(yīng)變片R1、R3是受壓電阻，應(yīng)變片R2、R4是受拉電阻。若 R1 =R3 =R2 =R4=R；R1=R2=R3=R4=R則 U01 = ER/R = KP式中：K重力到電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)；P電阻傳感器所受到的重力；U01傳感器橋路輸出電壓；E電橋電源電壓。對應(yīng)0-450克的重量范圍，本傳感器的輸出電壓0-10mv。8 2信號放大電路由于傳感器輸出信號較弱，為了進(jìn)行有效放大，提高抗干擾能力，信號放大電路中采用了儀用放大器AD620。 93數(shù)字信號處理電路數(shù)字信號處理電路由AT89C51單片機(jī)及外圍電路組成 10三、軟件設(shè)計 軟件主要包括上電自檢、邏輯判斷初始化、

4、數(shù)據(jù)存儲、測試計算、出錯處理五大模塊。11四、測試結(jié)果1主要技術(shù)指標(biāo)測量密度范圍：17.5g/cm3；均方誤差0.01；測量體積范圍：（50300）cm3；體積分辨率：0.1cm3；測量重量范圍：500g。122.6892.6902.6892.6892.6912.6782.6882.6862.6872.688測試數(shù)據(jù)（g/cm3） 平均值（g/cm3）2.687 均方差（g/cm3）0.0035 13實例2：基于DSP的地下管道漏水檢測儀設(shè)計 相關(guān)檢測漏水原理 14一、TMS320VC5402性能特點及應(yīng)用開發(fā) 15二、地下管道漏水檢測儀設(shè)計 1.設(shè)計原理 1617漏水聲音信號與傳感器183.相關(guān)測漏儀硬件設(shè)計 19（1）.24位A/D CS5360與DSP的接口 模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出時序圖 20模數(shù)轉(zhuǎn)換器與DSP連接原理圖 21(2).程序存儲空間 DSP與FLASH的連接框圖 22(3).數(shù)據(jù)空間的擴(kuò)展 DSP與SRAM的連接圖23(4).通信模塊2