【正文】 [9] 侯國(guó)章 趙學(xué)增 審編 測(cè)試與傳感技術(shù)[M] 哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1998致謝本論文是在老師悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。i=255。// 延時(shí)delay(uchar x) { while(x)。如圖14所示。VCC為+5V，GND為地。EOC：轉(zhuǎn)換完畢輸出線(xiàn)，其上出現(xiàn)高電平時(shí)表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、量程、精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間。采用載波頻率作為參考信號(hào)進(jìn)行比較，也可抑制遠(yuǎn)離參考頻率的各種噪聲。它只需三個(gè)廉價(jià)的普通運(yùn)算放大器和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。選用合適的測(cè)量電路，如采用相敏整流電路。E0為保證正弦波的精度，我們選擇直流比較電路來(lái)提高波形精度。正弦波信號(hào)的幅值將直接影響傳感器的輸出，為保證正弦波信號(hào)幅值的穩(wěn)定性，在電路設(shè)計(jì)上采用了穩(wěn)幅電路進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。電路總體設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)峰一峰采樣，即采樣頻率和模擬信號(hào)頻率應(yīng)保持嚴(yán)格的兩倍關(guān)系，這兩個(gè)信號(hào)頻率都由標(biāo)準(zhǔn)振蕩電路給出。測(cè)量時(shí),測(cè)頭10 與被測(cè)物體接觸,當(dāng)被測(cè)物體有微小位移時(shí),測(cè)頭通過(guò)測(cè)桿8 帶動(dòng)銜鐵3 在電感線(xiàn)圈4 中移動(dòng),使線(xiàn)圈電感值變化,通過(guò)引線(xiàn)接入測(cè)量電路。則有Z1=Z2=Z=R′+jwL,另有R1=R2=R。m，則線(xiàn)圈的電感量L與銜鐵進(jìn)入線(xiàn)圈的長(zhǎng)度la的關(guān)系可表示為 交流電橋是電感式傳感器的主要測(cè)量電路，它的作用是將線(xiàn)圈電感的變化轉(zhuǎn)換成電橋電路的電壓或電流輸出。截面型具有較好的線(xiàn)性，自由行程較大，制造裝配比較方便，但靈敏度較低。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過(guò)256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線(xiàn)送出高8位地址。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)口讀回指令或常數(shù)。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。多數(shù)Mcs—51指令周期為1—2個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需4個(gè)機(jī)器周期。采用內(nèi)部方式時(shí)，在C1和C2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器， 振蕩頻率的選擇范圍為1．2—12MHZ在使用外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL2用來(lái)輸入外部時(shí)鐘信號(hào)，而XTALI接地。程序計(jì)數(shù)器Pc 程序計(jì)數(shù)器Pc用來(lái)存放下一條將要執(zhí)行的指令，共16位．可對(duì)以K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器直接尋址c指令執(zhí)行結(jié)束后，Pc計(jì)數(shù)器自動(dòng)增加，指向下一條要執(zhí)行的指令地址。以上各個(gè)部分通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相連接。零點(diǎn)殘余電壓的存在，使傳感器的靈敏度降低，分辨率變差和測(cè)量誤差增大。此信號(hào)經(jīng)放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個(gè)與銜鐵位移相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行顯示。,輸出信號(hào)比較大,電壓靈敏度一般每毫米可達(dá)幾百毫伏,177。 電容式位移傳感器根據(jù)被測(cè)物體的位移變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一種傳感器，一般用于高頻振動(dòng)微小位移的測(cè)量，與電位式、電感式等多種位移傳感器相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，只要極小的輸入力就能使支極板移動(dòng)，并且在移動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有摩擦和反作用力；靈敏度高、分辨力強(qiáng)，能敏感177。 傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官；傳感器是獲取信息的主要途徑與手段；沒(méi)有傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)就失去了基礎(chǔ)。任何生產(chǎn)過(guò)程都可以看作是“物流”和“信息流”組合而成，反映物流的數(shù)量、狀態(tài)和趨向的信息流則是人們管理和控制物流的依據(jù)。加工和檢測(cè)是不可分的，測(cè)量是對(duì)加工的支持，無(wú)論多么精密的加工，都必須用更為精密的測(cè)量技術(shù)作保障。因此，自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換是自動(dòng)化技術(shù)中不可缺少的組成部分。表示它們之間關(guān)系的是一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，在這種關(guān)系的基礎(chǔ)上確定的性能參數(shù)為靜態(tài)特性；當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間變化很快時(shí)，就必須考慮輸人量和輸出量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。其測(cè)量精確度高（可達(dá)1um）光柵傳感器具有抗電磁干擾、耐久性好、準(zhǔn)分布式傳感、絕對(duì)測(cè)量、尺寸小、靈敏度高、精度高、頻帶寬、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，是結(jié)構(gòu)局部健康監(jiān)測(cè)最理想的智能傳感元件之一，可以直接或間接（通過(guò)某種封裝或靈巧裝置）監(jiān)測(cè)應(yīng)變、溫度、裂縫、位移、振動(dòng)、腐蝕、應(yīng)力等物理量，部分取代傳統(tǒng)的測(cè)試手段，廣泛用于土木工程、航空航天工業(yè)、船舶工業(yè)、電力工業(yè)、石油化工、核工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。當(dāng)銜鐵處于兩線(xiàn)圈的中間位置時(shí)，兩線(xiàn)圈的電感量相等，電橋平衡。零點(diǎn)殘余電壓也是反映差動(dòng)變壓器式傳感器性能的重要指標(biāo)。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫鳌⒊绦蛴?jì)數(shù)器Pc、定時(shí)與控制電路等組成的。所謂cRJ的時(shí)序是指控制器控照指今功能發(fā)出一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，控制和啟動(dòng)一部分邏輯電路，完成某種操作。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。 外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無(wú)論片內(nèi)有無(wú)程序存儲(chǔ)器，均只訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于MCS—52子系列單片機(jī)，：；。根據(jù) 磁 路 的基本知識(shí)，線(xiàn)圈的自感可按下式計(jì)算L=N2/Rm其中N— 線(xiàn)圈的匝數(shù) ,Rm 磁路總磁阻數(shù),在氣隙厚度較小的情況下，可以認(rèn)為磁場(chǎng)是均勻的，其中L為線(xiàn)圈自感，N為各 段 導(dǎo) 磁體的磁導(dǎo)率線(xiàn)圈的電感跟氣隙厚度、氣隙的面積、導(dǎo)磁體的長(zhǎng)度等有關(guān)。螺管型電感傳感器的銜鐵隨被測(cè)對(duì)象移動(dòng)，線(xiàn)圈磁力線(xiàn)路徑上的磁阻發(fā)生變化，線(xiàn)圈電感量也因此而變化。ZZ2為傳感器阻抗。測(cè)桿上端固定著銜鐵3 。正弦波作為變壓器電橋的橋源，其精度對(duì)電橋的輸出信號(hào)影響極大，對(duì)于其幅值和頻率的穩(wěn)定性都有很高的要求。的范圍內(nèi)其頻率的穩(wěn)定度可以達(dá)到107。這種電路由于有積分環(huán)節(jié)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與輸出有偏差時(shí)，通過(guò)積分最后消除輸出誤差，所以直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與交流輸出之間的線(xiàn)性極好，其缺點(diǎn)是對(duì)積分放大環(huán)節(jié)引起的波形失真沒(méi)有補(bǔ)償。E2 盡可能保證傳感器幾何尺寸、線(xiàn)圈電氣參數(shù)和磁路的對(duì)稱(chēng)。在將測(cè)量信號(hào)調(diào)制，并將它和噪聲分離，再經(jīng)放大等處理后，還要從已經(jīng)調(diào)制的信號(hào)中提取反映被測(cè)量值的測(cè)量信號(hào)，這一過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，Z1=Z2=Z，電橋處于平衡狀態(tài)，C點(diǎn)電位等于D點(diǎn)地位，電表指示為零。A/D轉(zhuǎn)換器是測(cè)控系統(tǒng)中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的重要器件。A、B、C：多路開(kāi)關(guān)地址選擇輸入端，當(dāng)取值000～111時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的通道為IN0～I(xiàn)N7。它的頻率決定了A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。圖13 ADC0809與8051接口電路ADC0809的啟動(dòng)控制線(xiàn)START和A/，采用位控方式工作。