【正文】 型的測量壓力 時間之間關(guān)系如圖 12所示。 方案三 超聲波檢測法 超聲波檢測 原理 是 利用超聲波勻速傳播且可以在金屬表面發(fā)生部分反射的特性， 來進行管道探傷檢測，它通過電子裝置，發(fā)送出超聲波的高頻（大于 20KHz）脈沖，射到管壁上。這樣，既可按照時間差顯示出的波形，根據(jù)標(biāo)定，測量出管壁厚度或缺陷以及腐蝕尺寸等?；诖?,本文研究并設(shè)計了一種超聲波氣體泄漏檢測系統(tǒng)。超聲波是高頻短波信號 ,其強度隨著離開聲源 (漏孔 )距離的增加而迅速衰減。著名學(xué)者馬大猷教授推出如下公式 [1]: 40220 0 0()8 0 2 0 l o g 1 0 l o g ( 0 . 5 )D P PL D P P P?? ? ? ? 0 20dB Pa?? （ ） 式中 ,L 為垂直方向距離噴口 1m 處的聲壓級 (單位 :dB)。P為泄漏孔駐壓。實際上 ,它的頻譜峰值也是隨泄漏孔的尺寸和壓力的變化而變化的。另外 ,如果泄漏量恒定 ,即泄漏面積一定 ,則泄漏孔的形狀越接近于圓形 ,聲壓越高。V 為流速 。但是對于不同的泄漏孔 ,并不知道它的力學(xué)平均直徑 ,因此光知道雷諾數(shù)還不能求出泄漏量。p 為管內(nèi)壓力 。R 為氣體常數(shù) 。 3 超聲檢測電路設(shè)計原理與各單元電路的概述 電路系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)過程 小孔氣體泄漏所發(fā)出的超聲波強度是極其微弱的 ,而且在工業(yè)場合 ,環(huán)境噪聲是 相當(dāng)大的。 圖 31 本底噪聲與泄漏聲聲壓圖 系統(tǒng)原理如圖 32 所示。數(shù)字部分主要由 單 片機 和 LCD、 RAM、鍵盤等外圍設(shè)備組成。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既 可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共 振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。 （ 3）靈敏度。在這里我選擇了 雙電路、低噪聲運算放大器 NE5532/A。；共模電壓 177。 圖 36 二階有源 RC 帶通濾波器 幅頻特性 與無源情況相比，由于品質(zhì)因數(shù)提高，通頻帶寬度00 ?? ?? QB減小，濾波器的選擇性改善；此外，還能提供增益 (K=2)。而且檢波器的等效內(nèi)阻及溫度敏感性也比普通檢波器好得多。 當(dāng) Usr 為正時， Usc0，所以 D1 截止，只要 Usc 達到 ， D2 就導(dǎo)通，這時，可把 D2的正向壓降 UD 看成是放大器的輸出失調(diào)電 壓， 因此電路相當(dāng)于反相輸入的比例放大器，其傳輸 特性為 Usc=(R2/R1)Usr=Usr。它的死區(qū)電壓非常小，等于二極管的正向壓降 UD 的 1/Go1 倍。然后輸入啟動轉(zhuǎn)換控制信號START（不應(yīng)小于 100us） 啟動轉(zhuǎn)換。與微處理器接口時只需 3 根線， DO 其中為 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)串行輸出， CLK 為時鐘信號， CS 為片選信號， ADC0831 的工作時序如圖38 ，圖 38 所示，在第二個 CLK 的下降沿后， DO 輸出最高位 MSB， 8 個時鐘后轉(zhuǎn)換完成。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。（說明： 1為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 RW=1。 } E=0。 RS=0。 E=0。 E=1。 RS=1。 E=0。 E=1。 /*/8 位點陣方式 */ ENABLE(0X38)。 } 單片機與鍵盤的連接電路 一般的具有人機對話的單片機系統(tǒng)少不了會有鍵盤。 1*4 按鍵的單片機鍵盤接口： 當(dāng)鍵盤的數(shù)目最多為 4 個時，我最佳的接口方案當(dāng)然是獨立式接法了，即每一個 I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地）。當(dāng)有鍵按下時，此I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。這里說的抖動是機 械的抖動，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。軟件去抖動不是去掉抖動，而是避開抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。輸入控制端有直接復(fù)位 Reset 端，通過比較器 A1，復(fù)位控制端的 TH、比較器 A2 置位控制的 T。 表 1 NE555 的極限參數(shù) 電源電壓 允許功耗 工作溫度 儲藏溫度 最高結(jié)溫 +18V 600mW 10—+70℃ 軍用 55—+125℃ 65—+150℃ 300℃ 混頻電路 混頻器的作用是變 頻（或混頻），是將信號頻率由一個量值變換為另一個量值的過程。由于本振電路的振蕩頻率隨著時間變化，因此頻譜分析儀在不同的時間接收的頻率是不同的。 正弦穩(wěn)態(tài)時的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)可寫成： PPP QjKjR CCRjH??????? 1112)(22222 ?????? （ ） 其幅頻函數(shù)為： 2222222222)(])(1[)1(2)(PPP QKCRCRjH????????????? （ ） 由上式可見： 當(dāng) 0?? 時， 2)0( ?? KjH 當(dāng)RCP 1????時， 2)( ?? KQjH PP? 當(dāng) ??? 時， 0)( ??jH 其幅頻特性如下圖 314 所示 與無源情況相比，由于 QP 增大，隨著頻率增加幅值函數(shù)減小較慢；此外，還能提供增益，即 K=21。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在 6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386 特別適用于電池供電的場合。 外圍元件少。 濾波電路將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。根據(jù)圖 317（ a）的電路圖可知： 當(dāng)正半周時，二極管 D D3導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。 (2)參數(shù)計算 根據(jù)圖 317（ b）可知，輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。 2 濾波電路 濾波的基本概念 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。 (2)電容濾波電路 現(xiàn)以單相橋式整流電容濾波電路為例來說明。 當(dāng) v2到達 ?t=?/2 時，開始下降。所以剛過 ?t=?/2 時二極管仍然導(dǎo)通。 需要指出的是，當(dāng)放電時間常數(shù) RLC 增加時， t1點要右移， t2點要左移，二極管關(guān)斷時間加長，導(dǎo)通角減?。环粗?， RLC 減少時，導(dǎo)通角增加。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。 圖 322 電容濾波外特性曲線 穩(wěn)壓電路 引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因 理想的穩(wěn)壓電路輸出電阻 Ro=0,則 Vo與負載 RL無關(guān)，為了降低 Ro,穩(wěn)定 Vo,高質(zhì)量的穩(wěn)壓電路必須采用深度電壓負反饋以改善電路性能。 ?VI和 ? IO引起的 ? VO可用下式表示。 （ ） （ 5）紋波抑制比 Srip Srip 定義為輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分貝數(shù)。 本文所介紹的超聲波泄漏檢測系統(tǒng)具有精度高、體積小、便于攜帶和具有很好的人機交互界面等特點。為保證鍵識別的準(zhǔn)確，必須進行去抖動處理，去抖動有硬件和軟件兩種方法。 （ 4） FIR 濾波子程序 濾波算法的設(shè)計： 這里主要采用了算術(shù)平均值濾波法的方法， 一般在設(shè)計平均值濾波程序是，要考慮消除較為明顯的脈沖干擾，即將遠離真實值的采樣值剔除，不參加平均值計算，從而使平均值更接近真實值。對于慢變參數(shù)，可一邊采樣，一邊處理，而不必在 RAM 中開辟數(shù)據(jù)暫存區(qū)。 （ 8） 第二線路的測試：由本振電路產(chǎn)生頻率為 37K 的多諧振蕩波； （ 9） 在端口 1輸入頻率為 3842K的正弦波并與 37K的多諧振蕩波進行混頻，混頻后 進入低通濾波器后，得到頻率 03K 的信號； （ 10） 最后信號進入音頻功放電路，喇叭口處產(chǎn)生響聲，此完成整個調(diào)試過程。第一章介紹了氣體泄漏檢測方案的選擇和論證，從絕對壓力法、壓差法、超聲波檢測法相比較中，選出最佳方法；第二章介紹泄漏檢測 的設(shè)計原理，從對氣體泄漏產(chǎn)生一定頻率的聲波現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了存在有超聲波，通過對超聲波的檢測來判斷泄漏的確切位置，并且從數(shù)學(xué)的角度分析了聲壓與泄漏量的關(guān)系；第三章詳細介紹超聲檢測電路設(shè)計原理與各單元電路的設(shè)計，從系統(tǒng)原理的角度得出系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分；第四、五章介紹了軟件設(shè)計與電路調(diào)試過程。 謝 辭 本文是在導(dǎo)師晉良念老師悉心指導(dǎo)和鼓勵下完成的。在此向晉良念老師表示衷心的感謝和崇高的敬禮。 參考文獻 [1] 王化祥，張淑英 .傳感器原理及應(yīng)用 [M].天津：天津大學(xué)出版社， . [2]于亞非 .用超聲波傳感器檢測氣體泄漏 [J].儀器與未來， 1992(8). [3]李光海，王勇等 .基于聲發(fā)射技術(shù)的管道泄漏檢測系統(tǒng) [J].自動化儀表， [4]李群芳 .單片微型計算機與接口技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [5]李進，陳會倉等 .氣體泄漏超聲波檢測裝置 [J]. 工業(yè)儀表與自動化裝置， 1996， (5). [6]龔其春，葉騫 .新型氣體泄漏超聲檢測系統(tǒng)的研究與設(shè)計 [J].電子技術(shù)應(yīng)用， 2021， 3 [7] 袁易全 ,黃建人 . 高靈敏超聲檢漏儀的研究 [M].東南大學(xué)學(xué)報 ， 1989 [8] 李建藩 .氣壓傳動系統(tǒng)動力學(xué)廣州 [M].華南理工大學(xué)出版社 ， 1991 [9]ATMEL Microcontroller with 8K Bytes Flash AT89C52. [10]Donald Circuit Analysis and Design(Second edition). Published by the McGrawHill panies,2021. And what numberless and powerful causes tend to destroy these rare natures! What causes? In the first place there are their own virtues, their courage, temperance, and the rest of them, every one of which praise w orthy qualities (and this is a most singular circumstance) destroys and distracts from philosophy the soul which is the possessor of them. That is very singular, he replied. Then there are all the ordinary goods of life beauty, wealth, strength, rank, and great connections in the State you understand the sort of things these also have a corrupting and distracting effect. I understand。 necessity will pel him. And yet, I said, there is a still greater necessity, which has not been mentioned. What is that? The gentle force of attainder or confiscation or death which, as you are aware, these new Sophists and educators who are the public, apply when their words are powerless. Indeed they