【正文】 39。 39。 39。 cried Gimli 39。s side. 39。Thus passes the heir of Dehor, L ord of the Tower of Guard! This is a bitter end. Now the Company is all in ruin. It is I that have failed. Vain was Gandalf39。No!39。 he said. 39。衷心感謝在百忙中抽空參加論文評審的各位老師，感謝他們?yōu)楸疚母冻龅男燎趧趧印? 本電路雖然已完成實際制作，并且符合要求，但也存在許多需要完善的地方，由于本人 水平有限，因此對其中的原理和實際操作方法有待深入的學(xué)習(xí)研究和提高。 圖 41 主程序流程圖 5 電路的調(diào)試過程 電路調(diào)試過程的步驟如下 （ 1）首先檢查穩(wěn)壓電源，其中正負(fù) 12 伏電壓供給功放電路，正負(fù) 5伏提供給單單片機系統(tǒng)初始化 LCD初始化 A/D轉(zhuǎn)換初始化 濾波器系數(shù)初始化 FFT旋轉(zhuǎn)因子初始化 開 始 鍵盤掃描子程序 A/D采樣子程序 FIR濾波子程序 FFT變換子程序 聲強計算及泄漏量估算子程序 顯示子程序 片機電路； （ 2）其次檢查各芯片管腳的電壓是否滿足工作電壓，包括單片機， NE555， NE5532芯片等； （ 3）接著在前兩步認(rèn)真完成的基礎(chǔ)上，進(jìn)入整體電路的調(diào)試，該電路包括兩路調(diào)試； （ 4）第一線路的測試：輸 入 5 毫伏，頻率為 40K 的正弦波，用示波器測量該信號的波形，信號通過超聲探頭到達(dá)前置放大電路，其中包含了兩級放大，第一級放大 100 倍，第二級放大 10 倍，它們是用電容耦合而成的。 顯示子程序完成符號、數(shù)值的顯示輸出。 （ ） 圖 324整流濾波電路與穩(wěn)壓電路 4 超聲檢測的軟件設(shè)計 因為系統(tǒng)要完成測量泄漏超聲的聲壓級、估算泄漏量以及完成顯示功能 ,所以 系統(tǒng)軟件部分主要是 由信號采集子程序、濾波子程序、 FFT 變換程序、泄漏估算子程序、 LCD 顯示子程序、鍵盤服務(wù)子程序 六大模塊組成，因為 C語言編寫的軟件易于實現(xiàn)模塊化，生成的機器代碼質(zhì)量高、可讀性強、移植好，所以本系統(tǒng)的軟件采用 C 語言編寫 。 負(fù)載電流的變化會在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，從而使輸入電壓發(fā)生變化。當(dāng)Ｒ L很小，即 IL很大時，電容濾波的效果不好，見圖 320 濾波曲線中的 2。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。電感器 L 對直流阻抗小，對交流阻抗大， 圖 318單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線 因此 L應(yīng)與 負(fù)載串聯(lián)。 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 低失真度。為使外圍元 件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。 一般用混頻器產(chǎn)生中頻信號： 混頻器將天線上接收到的信號與本振產(chǎn)生的信號混頻，當(dāng)混頻的頻率等于中頻時，這個信號可以通過中頻放大器，被放大后，進(jìn)行峰值檢波。 圖 311 是它的內(nèi)部功能原理框圖，圖 312 是它的內(nèi)部等效電路。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定，必須去除或避開它。（注意： 1~4 按鍵的鍵盤的接法許多，如果接成掃描式可以占用更少的 I/O 口，但從程序復(fù)雜性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的綜合考慮的話，獨立式鍵盤接法應(yīng)該是 首選） 獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機 I/O 口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。 /*/移動光標(biāo) */ ENABLE(0X06)。 test_busy()。 } void writedata(uchar digital) { P0=digital。 RW=0。 if((P0amp。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃 爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 第 5 腳： RW 為讀寫信 號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 F)倍，當(dāng)R2R1 時，檢波器還兼有電壓放大作用，可將信號放大 R2/R1 倍。D1的導(dǎo)通為放大器提供了深度負(fù)反饋，因此，放大器的反相輸入端 2 為虛地點，檢波器從虛地點經(jīng)過 R2 輸出信號。采用復(fù)頻域分析， 圖 3 5 二階有源 RC 帶通濾波器 可以得到電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為： 22 )1()1()1(2)(RCSRCSSRCSH??? （ ） 根據(jù)二階基本節(jié)帶通濾波器電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)的典型表達(dá)式： H SK Q SS Q SPPPPP( ) ???????? ??? ??? ??? ?2 2 （ ） 可得增益常數(shù) 2?K ， 中心頻率 ? ?0 1? ?P RC， 品質(zhì)因數(shù) 1?? P 。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低 。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括： （ 1）工作頻率。下面分別介紹 各部分原理 圖 32 系統(tǒng)原理圖 放 大 電 路 超聲 探頭 前 置 放 大 帶 通 濾 波 精 密 檢 波 A / D 電 路 LCD 鍵盤 單片機 穩(wěn)壓電源 放 大電 路混頻器 本 振 電 路 功 率 驅(qū) 動 耳 機 各單元電路的介紹 超聲探頭的原理 超聲探頭也稱為 超聲波傳感器 ， 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。在本系統(tǒng)中只檢測 40kHz 點的 泄漏超聲波 的強度 ,原因是通過實驗得出 ,在 40kHz 點的泄漏超聲波能量都是比較大的 ,而且泄漏聲和 本底噪聲 能量差值也最大 (如圖 31所示 )。T1 為絕對溫度 。 由圖 22 可知 ,如果能檢測出 泄漏 孔附近在某一個頻率點的聲強 ,則可以推算出該泄漏孔的雷諾數(shù)。如果孔徑不變 ,加大系統(tǒng)內(nèi)外壓差 ,頻譜峰值可能出 現(xiàn)在 43kHz點。D0＝ 1mm。當(dāng)漏孔尺寸較小且雷諾數(shù)較高時 ,沖出氣體就會形成湍流 ,湍流在漏孔附近會產(chǎn)生一定頻率的聲波 ,如圖 21所示。由于不同部位處反射到探頭上的距離不同，因而超聲波返回的時間也不同。測量過程如下： 圖 11 絕對壓力法測量原 理 充氣：充氣閥開啟，向待測件內(nèi)充入規(guī)定壓力的氣體； 穩(wěn)定：充氣閥關(guān)閉，經(jīng)過一定時間后使得充入氣體達(dá)到一個測量所必須的穩(wěn)定狀態(tài)。基于這種方法又派生出另一種方法，即將待測物品充入一定壓力的氣體介質(zhì) (通常為壓縮空氣 )，而后置水中觀察， 以被測物品周圍是否產(chǎn)生氣泡作為是否泄漏的標(biāo)準(zhǔn)?；诖颂匦?，我設(shè)計了一套超聲波檢測電路，該電路包括了模擬電路與數(shù)字電路，其中模擬電路包含了信號放大電路和音頻處理電路；數(shù)字電路由單片機和 LCD、鍵盤等外圍設(shè)備組成。氣體泄漏超聲檢測系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 隨著工業(yè)的發(fā)展，各種氣體包括易燃易爆、有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都得到增加，傳統(tǒng)的氣體泄漏檢測方法，如壓差法、氣泡法等，有其局限性，不僅操作復(fù)雜，對技術(shù)人員要求較高，而且不具有實時性。在對超聲波信號的處理的過程中，信號經(jīng)過放大濾波以后，一路交給單片機處理，并在顯示屏上讀出信號的強度與流速；另 一路通過降頻轉(zhuǎn)化為可聽聲，從而實現(xiàn)檢測的目的。 隨著技術(shù)的進(jìn)步及檢測方法的改善，所謂 “ 絕對不漏 ” 或 “ 無泄漏 ” 只是一個數(shù)量上的概念，這一觀念，已被人們所接受。壓力傳感器將穩(wěn)定階段結(jié)束 (測量階段開始 )前的壓力值設(shè)定為一個測量的零點； 測量：在規(guī)定的測量時間內(nèi)，檢測系統(tǒng)檢出壓力的變化值 ΔP ，與設(shè)定的壓力變化極限值進(jìn)行比較，從而做出合格或不合格的判定； 排氣：測量結(jié)束后將測試件內(nèi)部氣體排入大氣中。檢測器的數(shù)據(jù)處理單元便可通過計算探頭接收到的兩組反射波的時間差乘以超聲波傳播的速度，得出管道的實際壁厚。聲波振動的頻率與漏孔尺寸有關(guān) ,漏孔較大時人耳可聽到漏氣聲 ,漏孔很小且聲波頻率大于 20kHz 時 ,人耳就聽不到了 ,但它們能在空氣中傳播 ,被稱作空載超聲波。P0 為環(huán)境大氣絕對壓力 。但是在同一頻 率點 ,對于形狀相同的泄漏孔 ,泄漏所產(chǎn)生的超聲波的聲強隨泄漏量的增大而增大。對于該泄漏孔 ,由于它的力學(xué)平均直徑是確定的 ,所以這時雷諾數(shù)與氣體泄漏量成正比關(guān)系。σ ＝ P0/P。這樣選擇可以增加 系統(tǒng)靈敏度。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。 前置放大電路 由于超聲波信號十分微弱，一般都是毫伏級，有的甚至是微伏級，所以必須經(jīng)過前置放大器的放大，才能在示波器顯示或記錄其波形。 正弦穩(wěn)態(tài)時的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)可寫成 222 )(1)1()1()()1(2)(????????PPPjQKRCjRCjjRCjH?????? （ ） 其幅頻函數(shù)為 ： 222 )(1)1(12)(???????PPPQKRCRCjH?????? （ ） 由上式可見 ： 當(dāng) 0?? 時， 0)0( ?jH 當(dāng) ??? 時， 0)( ??jH 當(dāng)01 ??? ??? RCP時， 2)( 0 ?? KjH ? 其幅頻特性如圖 36所示。所以 Usc=0。 圖 37 精密檢波電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換器有并口輸出 ADC0809 和串行口輸出 ADC0831 A/D0809 的工作過程大致為：首先輸入地址選擇信號，在 ALE 信號作用下，地址信號被鎖存，產(chǎn)生譯碼信號，選中模擬量輸入。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 指令 11：讀數(shù)據(jù) 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。0x80)==0) { break。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 /*/顯示位置 */ //ENABLE(0X80)。例如，將常開按鍵的一端接地，另一端接一個 I/O 口，程序開始時將此 I/O 口置于高電平，平時無鍵按下時 I/O 口保護高電平。目前的技術(shù)有硬件去抖動和軟件去抖動，硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，但是實現(xiàn)的難度較大又會提高了成本。 NE555的內(nèi)部中心電路是三極管 Q15 和 Q17 加正反饋組成的 RS 觸發(fā)器。檢波后的信號被視頻放大器進(jìn)行放大，然后顯示出來。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。 圖 315音頻功放電路 整流濾波電路與穩(wěn)壓電路 整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。單相橋式整流電路的波形圖見圖 317（ b）。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。在剛過 ?t=?/2 時，正弦曲線下降的速率很慢。反之，當(dāng)Ｒ L很大，即 IL很小時，盡管 C 較小 , RLC 仍很大 ,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的 3。即