【正文】 的電阻之和為1kW時(shí)，輸出電壓VO隨溫度的變化為1mV/K。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。為了將模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓，需把DAC0832的兩個(gè)輸出端IOUT1和IOUT2分別接到運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，經(jīng)過一級運(yùn)放得到單極性輸出電壓VA1。 IOUT2：DAC電流輸出2端，輸出電流IOUT1＋I(xiàn)OUT2＝常數(shù)； RFB：芯片內(nèi)的反饋電阻。 ：寫信號1(低電平有效)，用來將輸入數(shù)據(jù)位送入寄存器中；當(dāng)=1時(shí)，輸入寄存器的數(shù)據(jù)被鎖定；當(dāng)CS=0，ILE=1時(shí)，在為有效電平的情況下，才能寫入數(shù)字信號。當(dāng)D／A轉(zhuǎn)換時(shí)，WRXFER為低電平，LE2使8位D／A寄存器有效，將數(shù)據(jù)置入D／A寄存器中，進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)可利用控制邏輯通過數(shù)據(jù)總線向輸入鎖存器存數(shù)據(jù)，因控制邏輯的連接方式不同，可使D／A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入具有雙緩沖、單緩沖和直通3種方式。具體程序如下：4．2．2 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器本設(shè)計(jì)中采用的DAC0832為電壓輸入、電流輸出的R2R電阻網(wǎng)絡(luò)型的8位D／A轉(zhuǎn)換器，DAC0832采用CMOS和薄膜SiCr電阻相容工藝制造，溫漂低，邏輯電平輸入與TTL電平兼容。滿度電壓輸入時(shí)，busy寬度為30001個(gè)時(shí)鐘脈沖。這樣就能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器由“busy”控制對單片機(jī)1/12時(shí)鐘頻率的計(jì)數(shù)要求。以輸入電壓Vx為例，其積分器輸出端（ICL7135的4腳）。如果利用ICL7135的BCD碼和STB選通信號就要占5個(gè)I/O口，而利用ICL7135的“busy”端，只要一個(gè)I/O和8031內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器就可以把ICL7135的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。 空閑和掉電節(jié)省模式 —自動地址識別 4層優(yōu)先級中斷結(jié)構(gòu) 87C54芯片圖主要功能特性：此外，87C54還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。87C54內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、16k片內(nèi)程序存儲器（EPROM）32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。 4．2 下位機(jī)下位機(jī)是一個(gè)通過總線與上位機(jī)連接,采集工作過程的數(shù)據(jù)信號。原理說明：當(dāng)電爐對下板加熱，AD590溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號，送放大器放大，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICL7135轉(zhuǎn)化為電信號，其時(shí)鐘信號由單片機(jī)的ALE信號（1MHz）經(jīng)8155分頻為100kHZ信號供ICL7135使用，再有10k電阻分壓，獲得高穩(wěn)定度的1V基準(zhǔn)源。 專用電爐需用保溫材料仔細(xì)密封。 ，以傳導(dǎo)熱量 。為了準(zhǔn)確測量電爐對試塊B中的熱流速率，本文設(shè)計(jì)主爐絲C,底爐絲E,和邊爐絲D三個(gè)爐絲。本文選用穩(wěn)態(tài)平板法專用電爐。線膨脹系數(shù)計(jì)算絕熱結(jié)構(gòu)在降溫（或升溫）過程中的牢固性及穩(wěn)定性時(shí)，需要知道絕熱材料的線膨脹系數(shù)。比熱容絕熱材料的比熱容對于計(jì)算絕熱結(jié)構(gòu)在冷卻與加熱時(shí)所需要冷量（或熱量）有關(guān)。一般情況下纖維保溫材料的纖維排列是后者或接近后者，同樣密度條件下，其導(dǎo)熱系數(shù)要比其它形態(tài)的多孔質(zhì)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)小得多。熱流方向?qū)嵯禂?shù)與熱流方向的關(guān)系，僅僅存在于各向異性的材料中，即在各個(gè)方向上構(gòu)造不同的材料中。容重容重是材料氣孔率的直接反映，由于氣相的導(dǎo)熱系數(shù)通常均小于固相導(dǎo)熱系數(shù)，所以保溫材料都具有很大的氣孔率即很小的容重。時(shí)間表明，如果不使用新型微機(jī)技術(shù)，這種性能的提高是不能實(shí)現(xiàn)的。上述種種原因?qū)е聦?dǎo)熱系數(shù)測量儀生產(chǎn)一直受到局限。其單位名稱是瓦特每米開爾文，單位符號為W/m該方程式指出，在物體內(nèi)部，垂直于導(dǎo)熱方向上，二個(gè)相距為h，溫度分別為θθ2的平行平面，若平面面積為A，在Δt秒內(nèi)，從一個(gè)平面?zhèn)鞯搅硪粋€(gè)平面的熱量ΔQ，滿足下述表示式： 式中△Q/△t為傳熱速率，λ定義為該物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，亦稱熱導(dǎo)率。K的金剛石。由于其精確度高（3％）與所需樣品尺寸小，閃光擴(kuò)散法已經(jīng)進(jìn)入陶瓷工業(yè)研發(fā)與質(zhì)控的許多領(lǐng)域。該儀器既能夠測量液體與粉末樣品，也能測量不同幾何形狀的固體樣品。樣品放置在管狀爐體中央的樣品支持器上。用紅外探測器測量溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。密度隨溫度的改變可使用膨脹儀進(jìn)行測試 。閃光擴(kuò)散法：閃光擴(kuò)散法，又稱為激光閃射法，是一種用于測量高導(dǎo)熱材料與小體積樣品的技術(shù)。某些熱線法儀器可以使用上述全部三種方法。交叉線法適用于導(dǎo)熱系數(shù)低于2W/m其中交叉線法是用焊接在熱線上的熱電偶直接測量熱線的溫升。測試時(shí)，在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。此外，保護(hù)熱板法使用得是絕對法——無需對測量單元進(jìn)行標(biāo)定。輔助加熱器后是散熱器，散熱器和輔助加熱器接觸良好，確保熱量的移除與改善控制。使用兩塊樣品是為了獲得向上與向下方向?qū)ΨQ的熱流，并使加熱器的能量被測試樣品完全吸收。其測量原理幾乎與普通的熱流法導(dǎo)熱儀相同。選用不同類型的儀器，能夠在20℃到100℃之間測量?？傊?，本儀器是一臺高質(zhì)量，高速度和全自動化的新產(chǎn)品，在各行各業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。其量程廣泛，是本儀器特色之二。因此，沒有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，復(fù)雜的測控系統(tǒng)是難以實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)此溫差和材料的幾何尺寸等參數(shù)和計(jì)算公式就可計(jì)算得出該材料的導(dǎo)熱系數(shù)。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是智能導(dǎo)熱系數(shù)測試儀測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要導(dǎo)熱系數(shù)是表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)性質(zhì)的物理量，材料結(jié)構(gòu)的變化與所含雜質(zhì)的不同對導(dǎo)熱系數(shù)值都有明顯的影響。本測控系統(tǒng)主要功能是通過加熱模塊對被測保溫（絕熱）材料的兩側(cè)進(jìn)行加溫。因此，本設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括：材料兩側(cè)的溫度測量、溫度控制、穩(wěn)溫狀態(tài)的判定和導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算、被測材料幾何參數(shù)的輸入、導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)果的顯示等。本設(shè)計(jì)屬于典型的穩(wěn)態(tài)法平板式導(dǎo)熱系數(shù)測定法 對試塊和專用電爐的應(yīng)用來講，符臺無限大平板式穩(wěn)態(tài)測量原理，滿足穩(wěn)態(tài)傅立葉導(dǎo)熱公式的應(yīng)用條件。固為在單片機(jī)上使用了LabVIEW 軟件包，不僅實(shí)現(xiàn)了軟件代替硬件的原則，而且極大降低了編程時(shí)間。第二章、導(dǎo)熱系數(shù)的測試方法和測試原理 2．1 導(dǎo)熱系數(shù)的測試方法2．1．1 穩(wěn)態(tài)方法測量法熱流法導(dǎo)熱儀：將厚度一定的方形樣品（通常長寬各30cm，厚10cm）插入于兩個(gè)平板間，設(shè)置一定的溫度梯度。樣品的厚度可達(dá)到10cm，長與寬為30到60cm之間。該方法的優(yōu)點(diǎn)是易于操作，測量結(jié)果精確，測量速度快，但是溫度與測量范圍有限。不同之處是測量單元被保護(hù)加熱器所包圍，因此測量溫度范圍和導(dǎo)熱系數(shù)范圍更寬。測量過程中，精確設(shè)定輸入到熱板上的能量。測量加到熱板上的能量、溫度梯度及兩片樣品的厚度，應(yīng)用Fourier方程便能夠算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。2．1．2 動態(tài)（瞬時(shí)）測量法 動態(tài)測量法是最近幾十年內(nèi)開發(fā)的導(dǎo)熱系數(shù)測量方法，用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)材料，或在高溫度條件下進(jìn)行測量。測量熱線本身的或與熱線相隔一定距離的平板的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。平行線法是測量與熱線隔著一定距離的一定位置上的溫升。K的樣品，熱阻法與平行線法適用于導(dǎo)熱系數(shù)更高的材料（測來囊先分別為為15 W/m某些熱線法儀器的測試溫度范圍為室溫至1500℃。該方法直接測量材料的熱擴(kuò)散性能。應(yīng)用閃光擴(kuò)散法時(shí)，平板形樣品在爐體中被加熱到所需的測試溫度。必須注意，重要的是測量信號隨時(shí)間的變化，測量信號的絕對高度并不重要。不同類型的爐子可達(dá)到的最高測試溫度不同，最高可達(dá)2000℃（石墨爐體）。 ，用于分析在電子工業(yè)中作為散熱片或包裝材料的陶瓷材料。這一方法的成功主要應(yīng)歸因于其測量時(shí)間短 —— 儀器在一天以內(nèi)能從室溫升至2000℃。該法還能測量多層系統(tǒng)，如對于渦輪葉片上的熱保護(hù)涂層的檢測。由此可知，導(dǎo)熱系數(shù)是一表征物質(zhì)傳導(dǎo)性能的物理量。K。 直到當(dāng)代新型微機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展才為之提供一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。2．3 影響絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素溫度溫度對各類絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)均有直接影響，溫度提高，材料導(dǎo)熱系數(shù)上升。一般情況下，增大氣孔率或減少容重都將導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)的下降。傳熱方向和纖維方向垂直時(shí)的絕熱性能比傳熱方向和纖維方向平行時(shí)要好一些；同樣，具有大量封閉氣孔的材料的絕熱性能也比具大量有開口氣孔的要好一些。填充氣體的影響絕熱材料中，大部分熱量是從孔隙中的氣體傳導(dǎo)的。在低溫下，所有固體的比熱容變化都很大。如果絕熱材料的線膨脹系數(shù)越小，則絕熱結(jié)構(gòu)在使用過程中受熱脹冷縮影響而損壞的可能性就越小。它測量范圍廣，精度高，也易于生產(chǎn)。當(dāng)在若干特定點(diǎn)上測量三個(gè)爐絲溫度相等時(shí)，上部得主爐絲發(fā)揮熱量全部向上面的試塊B傳遞，并在B中形成熱流密度。 實(shí)際上，在電爐內(nèi)部和試塊上下表面安裝九支熱電偶，用來測定三個(gè)爐絲升溫和恒溫狀態(tài)，以及測定試塊上下表面溫度差。電爐的升溫于恒溫及等溫則由計(jì)算機(jī)嚴(yán)格按PID調(diào)節(jié)方式分別給予控制。ICL7135輸出有STB信號，它在一次轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生5個(gè)負(fù)脈沖，將其作為中斷信號一邊讀取數(shù)據(jù)。這里選用MCS51系列單片機(jī)中的87C54。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。 兼容TTL和CMOS邏輯電平 PDIP(40)和PLCC(44)封裝形式下位機(jī)系統(tǒng)還包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，溫度傳感器，運(yùn)算放大器，溫度控制電路。ICL7135具有177。 為了便于讀者理解，首先介紹ICL7135的“busy”端的功能?！癰usy”輸出端（ICL7135的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時(shí)間之和。 ICL7135與8031的接口電路 時(shí)，其長度為16位 “busy”接口的電路圖。再結(jié)合圖1和圖2可知，8031內(nèi)部定時(shí)器的輸入頻率是500kHz，比ICL7135的時(shí)鐘頻率（250kHz）高1倍，在滿度電壓輸入時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)值為30001x2=60002。DAC0832是一個(gè)8位乘法型CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它可直接與微處理器相連，采用雙緩沖寄存器，這樣可在輸圖4.