【正文】 靠近它的轉(zhuǎn)軸表面時(shí)，會(huì)在其中感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電渦流； 2） 這個(gè)變化的電渦流又會(huì)在它的周圍產(chǎn)生一個(gè)電渦流磁場(chǎng)，其方向和原線圈磁場(chǎng)的方向相反，這兩個(gè)磁場(chǎng)疊加將改變?cè)€圈的阻抗； 3） 線圈阻抗在磁導(dǎo)率、激勵(lì)電流強(qiáng)度、頻率等參數(shù)不變時(shí)，可把阻抗看成是探頭到金屬表面間隙的單值函數(shù)，即二者之間成比例關(guān)系； 4） 設(shè)置一測(cè)量變換電路，將阻抗的變化是根據(jù)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。電渦流效應(yīng)與被測(cè)金屬間的距離及電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何尺寸、電流頻率等參數(shù)有關(guān)。電渦流傳感器的工作原理是通過(guò)對(duì)處于檢測(cè)線圈形成的電磁場(chǎng)中的工件及周圍空間區(qū)域列出麥克斯韋方程及定解條件，然后進(jìn)行求解，以確定檢測(cè)線圈的阻抗特性的變化與被檢工件受影響因素之間的關(guān)系。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。 （3）頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大??；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。3硬件設(shè)計(jì)在解決方案后，那么選擇合適的傳感器也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，就傳感器而言，種類就有很多，一旦選的不好，就會(huì)給后期工作帶來(lái)很多的麻煩。用第三種方法測(cè)量硬件設(shè)計(jì)比前兩種方法相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)軟件設(shè)計(jì)要求也比較低，只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分離處理，即符合測(cè)試要求，測(cè)試成本又低。通過(guò)對(duì)方案進(jìn)行分析，用第一種方法測(cè)量，需要的硬件體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且需要的傳感器多，這樣在測(cè)量過(guò)程中可能造成傳感器測(cè)量時(shí)之間的相互干擾造成數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，另外也加大了測(cè)量成本。利用單片機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行控制，用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算最后顯示所要測(cè)得結(jié)果。這個(gè)方案是在方案二的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，用一個(gè)傳感器、單片機(jī)。采用單傳感器進(jìn)行測(cè)量，傳感器測(cè)試的信號(hào)進(jìn)行分離后，再輸入專門的單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中選擇用多個(gè)傳感器測(cè)量，一個(gè)參數(shù)用一個(gè)傳感器測(cè)，最后通過(guò)軟件用數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。2方案論證周向振動(dòng)鉆床主軸在工作時(shí)，主軸以很高的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并以很高的頻率擺動(dòng)，加之其主要部件———激振驅(qū)動(dòng)器本身的質(zhì)量較小，所以傳感器的附加質(zhì)量對(duì)周向振動(dòng)鉆床主軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，特別是對(duì)擺動(dòng)部分的影響很大，如果用接觸式傳感器進(jìn)行測(cè)量，必然會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果的可靠性及精確度產(chǎn)生很大的影響，這就決定了所有需要用接觸方式進(jìn)行測(cè)量的傳感器都不可能很好地滿足對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量要求，為此，必須采用非接觸方式進(jìn)行測(cè)量。：?jiǎn)纹瑱C(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。：可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇。其次，個(gè)性化的產(chǎn)品如專用單片機(jī)等在滿足用戶需求方面得到了大家的認(rèn)可，在應(yīng)用領(lǐng)域大有后來(lái)趕上的架勢(shì)；它們由于先天的優(yōu)勢(shì)，在80C51的基礎(chǔ)上揚(yáng)長(zhǎng)避短，以用戶需要為根本，在市場(chǎng)上受到丁歡迎。首先，以80C51為代表的單片機(jī)的基礎(chǔ)地位不會(huì)動(dòng)搖。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，都將維持這種群雄并起、共性與個(gè)性共存的局面。3．共性與個(gè)性共存如今的市場(chǎng)上為我們提供了豐富多彩的單片機(jī)產(chǎn)品。于是，用戶通常的做法是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要在外圍擴(kuò)展功能芯片。因此，在這些產(chǎn)品中必須使用CHMOS的單片機(jī)芯片。例如8051的功耗為630mw，而80C51的功耗只有120mw。另外一種是CHMOS工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝。80C51系列單片機(jī)采用兩種半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。只不過(guò)是九十年代中期，INTEL公司忙著開發(fā)他們個(gè)人電腦微處理器，已沒(méi)有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù)，而由PHILIPS等公司繼續(xù)發(fā)展C51系列單片機(jī)。有8位、16位甚至32位機(jī)，但8位單片機(jī)仍以它的價(jià)格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。包括中國(guó)的臺(tái)灣HOLTEK和WINBOND等公司也紛紛加入了單片機(jī)發(fā)展行列，憑著他們廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)，分享一杯美羹。而美國(guó)過(guò)半的COP800系列單片機(jī)則采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。MOTOROLA公司的MC68HC05系列其高速低價(jià)等特點(diǎn)贏得了不少用戶。隨后，更多的單片機(jī)種蜂擁而至，MOTOROLA公司相繼發(fā)布了MC68HC系列單片機(jī)，日本的幾個(gè)著名公司都研制出了性能更強(qiáng)的產(chǎn)品，但日本的單片機(jī)一般均用于專用系統(tǒng)控制，而不像INTEL等公司投放到市場(chǎng)形成通用單片機(jī)。美國(guó)Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS51的新一代PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有33條精簡(jiǎn)指令集吸引了不少用戶，使人們從INTEL的111條復(fù)雜指令集中走出來(lái)。1982年以后，16位單片機(jī)問(wèn)世，代表產(chǎn)品是INTEL公司的MCS96系列，16位單片機(jī)比起8位機(jī)，數(shù)據(jù)寬度增加了一倍，實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)，主頻更高，集成度達(dá)到了12萬(wàn)只晶體管，RAM增加到了232字節(jié)，ROM則達(dá)到了8kB，并且有8個(gè)中斷源，同時(shí)配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換通道，高速的I/O處理單元，適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。到了80年代初，單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，像INTEL公司的MCS51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。它以體積小，功能全，價(jià)格低，贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。特別是近20年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工農(nóng)業(yè)，科研，教育，國(guó)防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，不管在開發(fā)或是工作上，都我們帶來(lái)了意想不到的驚喜。一塊大而復(fù)雜的模擬電路花費(fèi)了工程師們巨大的精力，繁多的元器件增加了勞動(dòng)的成本。3）主流與多品種共存現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多,各具特色,但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流,兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品,(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭,中國(guó)臺(tái)灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增,與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì),這種情形將得以延續(xù),將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面,走的是依存互補(bǔ),相輔相成、共同發(fā)展的道路.2）微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上,增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上,這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多,制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。此期間,單片機(jī)園地里,單片機(jī)品種異彩紛呈,、16位甚至32位機(jī),但8位單片機(jī)仍以它的價(jià)格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、,性能優(yōu)秀的機(jī)型和良好的基礎(chǔ),INTEL公司忙著開發(fā)他們個(gè)人電腦微處理器,已沒(méi)有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù),而由PHILIPS等公司繼續(xù)發(fā)展C51系列單片機(jī). 縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程,可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),大致有:1） 低功耗CMOS化Zilog公司的Z8系列產(chǎn)品代表作是Z8671,內(nèi)含BASIC Debug解釋程序,憑著他們廉價(jià)的優(yōu)勢(shì),分享一杯美羹。隨后的事情,熟悉單片機(jī)的人士都比較清楚了,更多的單片機(jī)種蜂擁而至,MOTOROLA公司相繼發(fā)布了MC68HC系列單片機(jī),日本的幾個(gè)著名公司都研制出了性能更強(qiáng)的產(chǎn)品,但日本的單片機(jī)一般均用于專用系統(tǒng)控制,。1982年以后,16位單片機(jī)問(wèn)世,代表產(chǎn)品是INTEL公司的MCS96系列,16位單片機(jī)比起8位機(jī),數(shù)據(jù)寬度增加了一倍,實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng),主頻更高,集成度達(dá)到了12萬(wàn)只晶體管,RAM增加到了232字節(jié),ROM則達(dá)到了8kB,并且有8個(gè)中斷源,同時(shí)配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換通道,高速的I/O處理單元,適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)九十年代以后,單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展,世界各大半導(dǎo)體公司相繼開發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)。在MCS48的帶領(lǐng)下,其后,各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī),單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段,象INTEL公司的MCS51系列,Motorola公司的6801和6802系列,Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。20世紀(jì)70年代,微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段,集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期,各種新材料新工藝尚未成熟,單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段,元件集成規(guī)模還比較小,功能比較簡(jiǎn)單,一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡(jiǎn)單的I/O口集成到芯片上,象Farichild公司就屬于這一類型,。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代,(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上,構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元,定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路,使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大,應(yīng)用更廣泛。誠(chéng)然，單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，是一座重要的里程碑。開發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒(méi)有開發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它與單板機(jī)或個(gè)人電腦(PC機(jī))有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。因此，開展虛擬制造環(huán)境的虛擬測(cè)試技術(shù)研究和應(yīng)用具有重要而深遠(yuǎn)的意義，而計(jì)算機(jī)技術(shù)，虛擬技術(shù)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，以及大量工程實(shí)用數(shù)據(jù)的積累，也使得建立虛擬測(cè)試系統(tǒng)具備了現(xiàn)實(shí)的可能性。虛擬測(cè)試可以降低實(shí)際測(cè)試操作的費(fèi)用，減少在危險(xiǎn)環(huán)境中實(shí)際操作的危險(xiǎn)性，虛擬測(cè)試所具有的擬實(shí)性、靈活性和低成本，使之成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。而基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬測(cè)試，一般強(qiáng)調(diào)交互和沉浸，首先要使參與者有“真實(shí)”的體驗(yàn)，為了達(dá)到這個(gè)目的，就必須提供多感知的能力。然而目前虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備和工具價(jià)格昂貴，VR技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)注重技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn)，不必追求高檔的、完全的VR環(huán)境。在虛擬環(huán)境下可以設(shè)計(jì)、構(gòu)建所需要的虛擬測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行虛擬測(cè)試、虛擬測(cè)量操作、測(cè)量過(guò)程仿真及虛擬制造中的虛擬測(cè)試等。另外，就是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬測(cè)試。當(dāng)前，虛擬測(cè)試的研究和應(yīng)用主要集中在兩方面：一是基于虛擬儀器技術(shù)的虛擬測(cè)試，基于虛擬儀器技術(shù)的虛擬測(cè)試的核心思想是“軟件就是儀器”。通過(guò)構(gòu)造型號(hào)虛擬測(cè)試環(huán)境解決型號(hào)研制過(guò)程中的測(cè)試具體問(wèn)題，包括參數(shù)精度測(cè)試，各種物理參數(shù)的虛擬產(chǎn)生，過(guò)程測(cè)試方法的模擬、測(cè)試程序的執(zhí)行檢測(cè)，對(duì)象模擬，以及虛擬模發(fā)、模飛等。因此，開展虛擬制造環(huán)境的虛擬測(cè)試技術(shù)研究和應(yīng)用具有重要而深遠(yuǎn)的意義，而計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬技術(shù)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，以及大量工程實(shí)用數(shù)據(jù)的積累，也使得建立虛擬測(cè)試系統(tǒng)具備了現(xiàn)實(shí)的可能性。虛擬測(cè)試的結(jié)果信息可用于優(yōu)化、改進(jìn)虛擬制造技術(shù)中有關(guān)的設(shè)計(jì)和過(guò)程參數(shù)。因此，研究和開發(fā)專家系統(tǒng)和專家系統(tǒng)工具是組建測(cè)試系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，是測(cè)試技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。根據(jù)需求采用專家系統(tǒng)工具來(lái)開發(fā)故障診斷專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了專家系統(tǒng)的發(fā)展。專家知識(shí)是持久的，不會(huì)像專家那樣會(huì)退休，或者死亡，專家系統(tǒng)可以比專家反應(yīng)更迅速或更有效。專家系統(tǒng)是專家知識(shí)的集成，具有高水平的復(fù)合性，由幾個(gè)專家復(fù)合起來(lái)的知識(shí)，其水平可能會(huì)超過(guò)一個(gè)