【正文】 ，屏幕上就顯示出了被測信號在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號的幅度記錄下來，就得到了被測 信號的頻譜。檢波后的信號被視頻放大器進(jìn)行放大，然后顯示出來。具有這種功能的電路稱為變頻器（或混頻器）。 圖 311 內(nèi)部功能原理 框圖 圖 312 是內(nèi)部等效電路 表 1 是 NE555 的極限參數(shù)，不同的封裝形式及不同的生產(chǎn)廠商的器件這些參數(shù)不盡相同，極限參數(shù)是指在不損壞器件的情況下，廠商保證的界限，并非可以工作的條件，如果超過某一環(huán)境下使用，其間的安全性將不會(huì)得到保證，這使用中應(yīng)加以注意。輸出端為 F，另外還有集電極開路的放電管 DIS。 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。 NE555 屬于 CMOS 工藝制造，下面我將對其進(jìn)行介紹。其他 HA1755 LM55 CA555 分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。這里我們只研究軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn) 時(shí)立 即延時(shí) 10~200 毫秒以避開抖動(dòng)（經(jīng)典值為 20 毫秒），延時(shí)結(jié)束后再讀一次I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表示低電平的時(shí)間不到 10~200 毫秒，視為良好。目前的技術(shù)有硬件去抖動(dòng)和軟件去抖動(dòng)，硬件去抖動(dòng)就是用部分電路對抖動(dòng)部分加之處理，但是實(shí)現(xiàn)的難度較大又會(huì)提高了成本。這種抖動(dòng)一般在 10~200 毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動(dòng)時(shí)間對于人來說太快了，而對于時(shí)鐘是微秒級的單片機(jī)而言則是慢長的。 值得注意的事，在用單片機(jī)對鍵盤處理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過程，那就是鍵盤的去抖動(dòng)。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使I/O 口仍然保持高電平。例如，將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無鍵按下時(shí) I/O 口保護(hù)高電平。占用的I/O 口數(shù)最大為 4 條。 我以鍵盤的數(shù)目來選擇鍵盤最適合的接法和最佳的編程方法，對各鍵盤接口的方法的優(yōu)缺點(diǎn)加以說明。鍵盤接口的原理與應(yīng)用許多的教材都有介紹，但通常各有各的方法，各有各的優(yōu)劣。 /*/顯示位置 */ //ENABLE(0X80)。 /*/開顯示 */ ENABLE(0X0c)。 /*/清除屏幕 */ ENABLE(0X01)。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。_nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 }while(i!=0)。0x80)==0) { break。 E=1。 RS=0。 圖 39單片機(jī)與 LCD 的連接電路 void test_busy(void) { uchar i=1。 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(gè)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。高電平表示有效，低電平則無效 指令 4：顯示開關(guān)控制。 它的讀寫操作、 屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)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(shí)可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)時(shí)可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 圖 38 ADC0831 的工作時(shí)序 單片機(jī)與鍵盤、 LCD 的連接電路的設(shè)計(jì) 利用啟點(diǎn)開發(fā)板可以很容易的完成 LCD 顯示 ,具體如下 : 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳接口 ， 其中 : 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V正電源 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(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)整對比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0831，其工作電壓為 +5V，采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換時(shí)間與單片機(jī)的時(shí)鐘頻率有關(guān)。 A/D轉(zhuǎn)換一開始，芯片內(nèi)部就立即將結(jié)束標(biāo)志 EOC 變?yōu)榈碗娖?，?dāng)從 CP（ CLOCK）引入 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖信號后， A/D 轉(zhuǎn)換即告完成，此時(shí) EOC 變?yōu)楦唠娖剑瑫r(shí)將數(shù)碼寄存器的轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到輸出三態(tài)緩沖器中，在允許輸出信號 OE的控制下，在將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。 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。設(shè) D2 導(dǎo)通時(shí)檢波器的反饋系數(shù)為 F，則這種精密檢波器的內(nèi)阻和溫度系數(shù)為普通檢波器的 1/(Go1 由于運(yùn)放的開環(huán)增益 Go1 很高，因此當(dāng)輸入信號為正時(shí)，只要 Usr≥ UD/Go1,就會(huì)使 D2 導(dǎo)通，而且 D2 一旦導(dǎo)通，放大器就處于深度的閉環(huán)狀態(tài)，非線性失真非常小，從小信號開始，輸入和輸出之間就是具有良好的線性關(guān)系。 綜上所述，上圖的傳輸特性為 Use=0(Usr0)。所以 Usc=0。 如 圖 37 所示：當(dāng) Usr 為負(fù)時(shí)，經(jīng)放大器反相， Usc0， D2截止， D1 導(dǎo)通。用運(yùn)算放大器構(gòu)成的精密檢波器，能克服普通二極管的缺陷，得到與理想二極管接近的檢波性能。 精密檢波電路 用普通檢波二極管作檢波器時(shí)，由于其正向伏安特性不是線性的，因此在小信號下，檢波失真相當(dāng)嚴(yán)重。 正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)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(shí)， 0)0( ?jH 當(dāng) ??? 時(shí)， 0)( ??jH 當(dāng)01 ??? ??? RCP時(shí)， 2)( 0 ?? KjH ? 其幅頻特性如圖 36所示。Vs；功耗 1000mW； 封裝形式：如圖 33所示 ； 圖 33 NE5532/A 封裝 圖 前置放大電路 ：如圖 34所示 圖 34 前置放大電路 帶通濾波器 二階有源 RC 帶通濾波器 （ 1）二階有源 RC 帶通濾波器的幅頻特性 圖 35所示電路為二階有源 RC 帶通濾波器，運(yùn)算放大器構(gòu)成同相放大器，其閉環(huán)增益為 411 ??? RRA F ， (利用這一點(diǎn)可以判斷運(yùn)算放大器工作是否正常 )。22V電源；差模電壓 177。 運(yùn)算放大器 NE5532/A 具有雙電路、低漂移、低功耗、低噪聲及體積小等特點(diǎn)，其 特性 是 ：輸入失調(diào)電壓 500μV；溫度漂移 5μV/℃ ；偏置電流 200nA；增益帶寬積 GB=10MHz；轉(zhuǎn)換速率 9V/μS；噪聲 5nV/√HZ（ 1KHz）；消耗電流 8mA；177。 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。主要取決于制造晶片本身。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。 （ 2）工作溫度。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。小功率超聲探頭多作探測作用。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)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(diǎn)。傳感器信號經(jīng)過放大濾波以后 ,一路交由 單片機(jī) 處理 ,另一路通過降頻轉(zhuǎn)化為可聽聲。音頻處理電路由本振電路、混頻器、功率驅(qū)動(dòng)電路組成。系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分 ,模擬部分包括信號放大電路和音頻處理電路等。這樣選擇可以增加 系統(tǒng)靈敏度。所以要檢測出在惡劣環(huán)境 下的氣體泄漏所發(fā)出的超聲 ,必須對系統(tǒng)信號放大部分進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。通過以上分析得出 :只要能檢測出距離泄漏點(diǎn)一定距離的超聲波在某一個(gè)頻率點(diǎn)的強(qiáng)度 ,再給出泄漏系統(tǒng)內(nèi)外 壓力 ,就可以估算出氣體泄漏量 。K= ,對于空氣 ,k=,則 K=。σ ＝ P0/P。P0 為環(huán)境大氣絕對壓力 。 當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)外壓力一定時(shí) ， 對于不同的泄漏孔 ， 它的泄漏流速都是一定的 ， 可以用公式 （ ） 來表示 : 112 / ( 1 ) /( ) / 8 1()0 K k kV K p R T??????????? ??? ?? ????? （ ） 式中 ,V 為氣體流速 。在工業(yè)上 ,對于管道氣體 ,由于有源源不斷的氣體補(bǔ)給 ,管道里面的氣壓一般都是恒定值。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(shí)雷諾數(shù)與氣體泄漏量成正比關(guān)系。D為力學(xué)平均直徑。μ 為粘度 。當(dāng)泄漏孔的雷諾數(shù)用式 (2)表示時(shí) ,在 40kHz 點(diǎn)聲壓與雷諾數(shù)之間的關(guān)系如圖 22所示。但是在同一頻 率點(diǎn) ,對于形狀相同的泄漏孔 ,泄漏所產(chǎn)生的超聲波的聲強(qiáng)隨泄漏量的增大而增大。比如 :在一定的泄漏孔徑和壓力下 ,如果 泄漏超聲波 的頻譜峰值是在 38kHz 點(diǎn) ,那么加大孔徑以后它的頻譜峰值可能出現(xiàn)在 36kHz 點(diǎn) 。在不同的頻率點(diǎn) ,超聲波的能量是不同的。 由此可知 , 在與泄漏孔的距離一定時(shí) ,泄漏超聲的聲壓級是隨泄漏孔尺寸和系統(tǒng)壓力的變化而變化的。P0 為環(huán)境大氣絕對壓力 。D 為噴口直徑 (單位 :mm)。泄漏駐點(diǎn)壓力 P與泄漏孔口直徑 D決定了湍流聲的 聲壓級 L。因此 ,超聲波被認(rèn)為是一種方向性很強(qiáng)的信號 ,用此信號判斷泄漏位置相當(dāng)簡單。聲波振動(dòng)的頻率與漏孔尺寸有關(guān) ,漏孔較大時(shí)人耳可聽到漏氣聲 ,漏孔很小且聲波頻率大于 20kHz 時(shí) ,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。 2 氣體泄漏檢測的設(shè)計(jì)原理 氣體泄漏產(chǎn)生超聲波 如果一個(gè)容器內(nèi)充滿氣體 ,當(dāng)其內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)時(shí) ,由于內(nèi)外壓差較大 ,一旦容器有漏孔 ,氣體就會(huì)從漏孔沖出。利用超聲波檢測氣體泄漏位置 ,不僅方法簡單 ,而且準(zhǔn)確可靠。 由于 傳統(tǒng)的泄漏檢測方法如絕對壓力法、壓差法、氣泡法等 ,操作復(fù)雜并且對技術(shù)人員要求較高 ,而且不具有 實(shí)時(shí)性。檢測器的數(shù)據(jù)處理單元便可通過計(jì)算探頭接收到的兩組反射波的時(shí)間差乘以超聲波傳播的速度，得出管道的實(shí)際壁厚。反射回的超聲波，再通過傳感器（探頭）接收回來，經(jīng)過信號放大，顯示出來波形。 圖 13 壓差法測量原理圖 壓差法與絕對壓力法類似，都是通過測量壓力變化值間接地測量泄漏率值。 圖 12 測量壓力 時(shí)間曲線 方案二 壓差法 壓差法測量原理見圖 13。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(gè)測量的零點(diǎn)； 測量：在規(guī)定的測量時(shí)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。 1 方案的選擇與論證 方案一 絕對壓力法 絕對壓力法測量系統(tǒng)如圖 11所示，由氣源、空氣過濾器、壓力表、充氣閥、壓力傳感器等部分組成。試漏檢查 儀的出現(xiàn)使得零部件的泄漏在線檢測成為可能，采用這種裝置可滿足批量生產(chǎn)中對零部件泄漏情況檢測的要求，大幅提高產(chǎn)品的品質(zhì)質(zhì)量。 泄漏檢查儀的出現(xiàn)為以上問題提供了一個(gè)較好的解決辦法，它使得泄漏檢測過程更加便捷，測量結(jié)果也更為可靠。 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(gè)數(shù)量上的概念，這一觀念，已被人們所接受。 Divulges the ultrasonic wave 目 錄 引言 ???????????????????????????? 1 1 方 案 的 選 擇 與 論證 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 方案一 ……………………………………………………………………………… 1 1 . 1 . 1 絕 對 壓 力法 …………………………………… …………………………………… 1 方案二 …………