【正文】 運(yùn)算放大器組成，其中 A1， A2 接成射級(jí)跟隨器形式，組成輸入阻抗高的差動(dòng)輸入級(jí)，在兩個(gè)跟隨器之間的附加電阻 RG具有提高共模抑制比的作用，A3 為雙端輸入，單端輸出的輸出級(jí)，以適應(yīng)接地負(fù)載的需要，放大器的增益由電阻 RG設(shè)定，典型儀器放大器的增益設(shè)置范圍從 1 到 1000。由于整個(gè)電路對(duì)稱，調(diào)整時(shí)不會(huì)造成共模抑制比的降低。即 Rg 兩端的電壓分別為 Vin+、 Vin。如放大器增益的外接電阻調(diào)整、方便準(zhǔn)確的量程切換、極性自動(dòng)變換等。 抗共模電壓干擾能力強(qiáng)。 放大器的輸入信號(hào)一般是由傳感器輸出的。 典型應(yīng)用電路參考如下： 圖 33 LM317 典型應(yīng)用電路 其輸出電壓計(jì)算公式如下： 基于單片機(jī)的壓力容器檢測裝置設(shè)計(jì) 23 2)121( RIadjRRVrefVou t ????? )121( RRVrefVou t ??? )121( RRVou t ???（ 34） 一般情況下電流 Iadj 很小，忽略后可得： （ 35） 即： （ 36） 最大輸出電流為 ，輸出電壓范圍為 ～ 37V； 2 腳之間為 基準(zhǔn)電壓；為保證穩(wěn)壓器的輸出性能， R1 應(yīng)小于 240 歐姆；改變 R2 阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值；二極管 D D2 用于保護(hù) LM317。 測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄?dāng)應(yīng)變片初始阻值： R1＝ R2＝ R3＝ R4，其變化值 Δ R1＝ Δ R2＝ Δ R3＝ Δ R4 時(shí)，其橋路輸 出電壓 Uout＝ KEε 。非線性誤差是傳感器特性中最重要的一點(diǎn)。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 22 電阻應(yīng)變片也會(huì)有誤差，產(chǎn)生的因素很多，因此測量時(shí)必須要注意。所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小 的 電 阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中 常用的是橋式測量電路。 當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時(shí)，由分壓原理有： ADABBDo uuuu ??? 基于單片機(jī)的壓力容器檢測裝置設(shè)計(jì) 21 ))(( 43214231 RRRR RRRRE ?? ?? ? ?? ?? ?)()()()( )()( 22 RRRRRRRR ERRRRuo ?????????? ??????ERR??? 3421 RR ? = （ 31） 當(dāng)滿足條件 R1R3=R2R4 時(shí)，即 （ 32） ou =0，即電橋平衡。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△ R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 20 )( 43 421 1 RR RRR RE ????3 壓力容器檢測裝置硬件部分的設(shè)計(jì) 電阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。 第 6腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 3腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 1602 字符型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 ② 字符的顯示 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “ 1”，其它的為 “ 0” ，為 “ 1”的點(diǎn)亮，為 “ 0” 的不亮。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，基于單片機(jī)的壓力容器檢測裝置設(shè)計(jì) 17 可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（ Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（ Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（ Active Matrix）三種。 液晶顯示簡介 （ 1） 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的 物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電 就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。 （ 3） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 運(yùn)行控制位 TR0 和溢出中斷標(biāo)志 TF0 功能與 TR1， TF1 相仿。格式如下表 23 所 示： 表 23 TCON 格式表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 （ 1） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 運(yùn)行控制位 TR1=1 時(shí)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 工作， TR=0 則停止工作。 ④工作方式 3 設(shè)置 M1=1， M0=1 時(shí)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 處于方式 3，同時(shí)被分為兩個(gè) 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 在此方式無實(shí)用意義。格式如下 表 22 所示 ： 表 22 TMOD 格式表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/ T M1 M0 GATE C/ T M1 M0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 （ 1） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器功能選擇位 C/T ， C/T =1 為計(jì)數(shù)器方式， C/T =0 為定 時(shí) 器方式。 TCON 寄存器用于控 制定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的啟停和中斷請(qǐng)求。 (4) 口接收 0809 工作完畢信號(hào)。按照 上邊 的總體設(shè)計(jì)方案，具體單片機(jī)引腳分配如下 : (1)由單片機(jī) 引腳發(fā)射 一個(gè)上升沿脈 沖信號(hào) 給 ADC0809 使其清零，之后再給一個(gè)下降沿脈 沖信號(hào) 使其開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 AT89S51 是一種帶 4K 字節(jié)可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS 結(jié)構(gòu)的 8 位微處理器。 Vref：參考電壓。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外部提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳，通常使用頻率為 500kHz的時(shí)鐘信號(hào)。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。在 ALE 上升沿時(shí)， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。另外， 模擬量輸入在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中其值不應(yīng)變化，因此對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制與時(shí)序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關(guān)及 256 電阻階梯網(wǎng)絡(luò)等組成。 IN7 IN0 EOC 通過彈性敏感元件的作用，將位移、力、力矩、壓力、加速度等參數(shù)轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，因此可以將應(yīng)變片由測量應(yīng)變擴(kuò)展到測量上述能引起應(yīng)變的各種參量，從而形成各種電阻應(yīng)變式傳感器。但是根據(jù)對(duì)各種金屬材料的靈敏系數(shù)進(jìn)行的實(shí)測表明，一般都超過 ，這說明（△ρ /ρ） /ε項(xiàng)對(duì)金屬材料的靈敏系數(shù)還是有影響的。將前面關(guān)系代入式（ 2— 3），可得 △ R/R=（ 1+2μ）ε +△ρ /ρ (24) 其應(yīng)變靈敏系數(shù)為 //RRK ??△ △ ρ ρ（ 1+2 μ ） +ε ε (25) 從式（ 2— 5）看出，應(yīng)變靈敏系數(shù) K 受兩個(gè)因素的影響：一是受力后由于材料的幾何尺寸變化引起的，即（ 1+2μ）項(xiàng)；另一因素是受力作用后由于材料的電阻率ρ發(fā)生變化而引起的，即（△ρ /ρ） /ε。金屬導(dǎo)體的電阻 — 應(yīng)變用應(yīng)變靈敏系數(shù) K 描述，它決定于導(dǎo)體電阻的相對(duì)變化△ R/R 與其長度相對(duì)變化△ l/l之比值： //RRK ll??△ △ R/R△ ε (21) 式中，ε =△ l/l— 軸向應(yīng)變。它的基本原理是將被測非電量轉(zhuǎn)換成與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電阻值，再通過測量此電阻值達(dá)到測量非電量的目的。根據(jù)傳感器的應(yīng)用范圍不同，通?？煞譃楣I(yè)用、農(nóng)用、民用、科研用、醫(yī)用、軍用、環(huán)保用和家電用傳感器等。 （ 2）按輸入信息分類。物性型傳感器是利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在特性及效應(yīng)將被測量直接轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。所以傳感器的分類方法至今尚無統(tǒng)一規(guī)定，主要按工作原理、輸入信息和應(yīng)用范圍來分類。大型壓力容器采用 此 技術(shù)檢驗(yàn)，可以大大地節(jié)省時(shí)間和資金，有的還可以避免開罐等過程，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。就南京市而言， 20xx 年全市普查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)中約有兩萬多臺(tái)壓力容器在使用，其中容積在 20 立方米 以上的壓力容器約有 3000 多臺(tái)，這些壓力容器都是重要的設(shè)備，也是重大的危險(xiǎn)源。 （ 4）規(guī)劃基于單片機(jī)的壓力容器檢測裝置的軟件流程，并且最終編出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序及顯示程序，實(shí)現(xiàn)此壓力容器檢測裝置的設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取適當(dāng)?shù)钠骷斫M成此基于單片機(jī)的 壓力容器檢測裝置。在這些設(shè)備中使用單片機(jī)，使其具有計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示、輸入等功能，具有和計(jì)算機(jī)連接的接口，使計(jì)算機(jī)的能力及應(yīng)用范圍大大提高。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機(jī)控制。 (4)智能化儀表的機(jī)芯 自動(dòng)化儀表的智能化程度越來越高。 (2)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場采集單元 大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實(shí)時(shí)性要好。從航空航天、地質(zhì)石油、冶金采礦、機(jī)械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，到郵電通信 、日用設(shè)備和器械，單片機(jī)都發(fā)揮了巨大作用。且單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智 能化提高它們的測量速度和測量精度，加強(qiáng)控制功能。國內(nèi)尤以 Intel 的 MCS— 51 系列單片機(jī)應(yīng)用最廣。 MCS— 51 是在 MCS— 48 的基礎(chǔ)上于 80 年代初發(fā)展起來的，雖然它仍然是 8位的單片機(jī)，但其功能有很大的增強(qiáng)。美國 Intel 公司 1971 年生產(chǎn)的 4 位單片機(jī) 4004 和 1972 年生產(chǎn)的雛形 8位單片機(jī)8008，特別是 1976 年 MCS— 48 單片機(jī)問世以來，在短短的二十兒年間，經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功 率翻 一番?！拔C(jī)自動(dòng)化檢測技術(shù)”就是使用微機(jī)及相關(guān)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測儀器、自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的技術(shù)。 檢測問題廠一泛存在于各行各業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，隨著人類生活水平和生產(chǎn)力水平的提高，檢測問題越來越多，對(duì)檢測提出的要求也越來越高 :要求能更快、更準(zhǔn)、更靈敏、更可靠的完成檢測任務(wù)、要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測。傳感器輸出的電信號(hào)經(jīng)調(diào)節(jié)放大 (包括交直流放大、整流濾波和線性化處理 )后，變成 0~5V 直流電壓信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送單片 機(jī)進(jìn) 行初步數(shù)據(jù)處理。壓力容器的檢測基本在其安裝使用現(xiàn)場進(jìn)基于單片機(jī)的壓力容器檢測裝置設(shè)計(jì) 3 行，檢測條件受到限制，因此采用的無損檢測技術(shù)應(yīng)適用于現(xiàn)場應(yīng)用，儀器均為便攜式。為了確保壓力容器安全運(yùn)行，各國對(duì)壓力容器均采用運(yùn)行期間的定期檢驗(yàn)制度。產(chǎn)品質(zhì)量是安全的基礎(chǔ)，是保證 壓力容器安全投入運(yùn)行、發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。 壓力容器的檢驗(yàn) 壓力容器檢驗(yàn)的目的就是防止壓力容器失效事故，特別是危害最嚴(yán)重的破裂事故發(fā)生，因此在某種程度上可以說，壓力容器檢驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是失效的預(yù)測和預(yù)防。內(nèi)部介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，多達(dá)數(shù)千個(gè)品種，有些是易燃、易爆、有毒、腐蝕等有害物質(zhì)。如果設(shè)備內(nèi)盛裝的是易燃或有毒介質(zhì)，一旦突然發(fā)生爆炸，將會(huì)造成惡性的連鎖反應(yīng)，后果不堪設(shè)想。按制造方法分為板焊容器、鍛焊容器、包扎容器、繞帶式壓力容器等。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。 關(guān)鍵詞 ：壓力容器，單片機(jī)，傳感器 II Microcontrollerbased Design of Pressure Vessel Testing Equipment ABSTRACT Pressure vessel of fertilizer, oil refining, chemical, pharmaceutical, anic synthesis and other industries use the main production equipment, is likely to cause an explosion or poi