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单片机在超声波测厚仪中的应用

日期:2011-10-20浏览:917次

单片机在超声波测厚仪中的应用


1
超声波测厚仪原理


       超声波测厚仪原理如图1所示.探头在发射电路的激励下发出超声波,超声波在探头内传播媒介表面产生的接收脉冲为 ,在被测物体表面和底面产生的接收脉冲分别为 ,和B。.利用和B 由接收电路产生一厚度方渡,该方渡所占的时间 与超声波在被测物体中的传播速率 之积就是厚体值.通常用数字电路来测量t,即由晶振产生计数脉冲,与厚度方渡相“与 ,刚产生由脉冲个数表示的厚度值.这样就可用数字电路或微机去处理测量结果.

2 测厚仪应用单片机的工作原理 

       超声波测厚仪是由单片机、发射电路、接收电路、探头、分频计敷器及晶撅组成,如图2所示.开始测量时,单片机8031的7 作定时器用,作为整个测量系统的时标.只要7 定时时问一到,就产生一方渡信号去激发发射电路,使发射电路驱动探头,产生一发射超声波.该发射渡经过物体时,就产生了表面与底面反射渡 ,与且, 与鼠经探头接收,转化为电信号由接收电路处理.接收电路主要由前置放大器与一 触发器组成, ,与B经过前置放大器后,放大幅值并毽掉干扰,验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪| 光度计| 电压计| 电流计| 然后送给^触发器的置“I 与清“0 端,在主时钟的作用下,以触发器根据 ,与且产生一厚度方渡.厚度方渡与晶振相与后,产生数字脉冲个数,并经过分频计数人分频后进给8031的计数器T。 由T 的计数值上晶振周期和超声波速率,就得到了厚度值并显示,从而完成了一次测厚过程.


       使用分频计数器的原因是为了使晶振频率与8031的计数率相适应.因为晶振通常选取10 MHz以便提高精度,而8031的计数率是很低的.当然,这样做会带来较大的误差,但可以通过读人分频计数器余下的值来克服.


围2超声波测厚仪原理图


       由单片机管理数据存贮器、程序存贮器、显示器、键盘、 打印机等.选用8155作为显示器、键盘接口,同时利用8155的256字节内存作数据存贮器和程序存贮器,程序存贮用EPROM 2764.


       软件由三部分组成,*部分为监控管理,主要完成键盘管理、显示器控{II等.输人的参数有声速、年月日以及查询与执行命令;显示的内容有:测量值、测量次数、zui大值、zui小值、平均值等.第二部分为测量部分,主要内容有:设 为定时器,71 为计数器,并发 的同步发射脉冲,响应外中断INT1的测量结柬信号以及数据处理.第三部分为运算部分,由于采用的是32位浮点数运算,所以各种运算子程序,敷{II转换子程序等都属此类.测速仪| 转速表| 压力表|  露点仪| 亮度计| 温度记录仪| 温湿度记录仪| 光功率计| 粒子计数器| 粉尘计|


3 采取的一些措施
3.1 当次平均求结果


       由于干扰及其他外界因素,厚度方波的脉冲个数有随机误差.采用多次测量取平均值作为zui后结果,可滤掉随机误差.因为一次测量速度很快,故不会影响测量速度.


3 2 自动调零


       从图1中可看到,发射脉冲与表面波s问有一延时,这是超声渡在探头中的延对.在棚量中,需去掉这一段时间,这叫调零.一般的作法是由一标准块来测量,通过调节电位器使显示的值与标准块值相同即可,用单片机后就不用电位器调节了,只要找出差值,以后显示减去差值,就实现了自动调零.


3.3 非线性技正


       因为超声波测厚仪的物理特性,波在物体内传播不会是非常准确的匀速.这样甩时间速率得到的厚度就有误差,这可以用标准试块校正,将校正的结果编人软件,就可自动校正非线性的误差.


4 结束语


       把单片机应用于超声波测厚仪中,减少了工作人员的劳动强度,避免了人为误差,实现了自动记录,提高了精度,并能与系统机串行通讯,可对材料作进一步的评价,而且体积功耗都不大,具有实用价值.

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