【正文】 Hz 到100kHz 之間。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。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。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。 圖 22 聲壓級與雷諾數(shù)的關(guān)系 e pVDR ?? （ ） 式中 ,ρ 為氣體密度 。V 為流速 。 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)。但是對于不同的泄漏孔 ,并不知道它的力學平均直徑 ,因此光知道雷諾數(shù)還不能求出泄漏量。而對于工業(yè)容器 ,由于小孔泄漏的泄漏量非常微弱 ,容器當中的壓 力變化非常緩慢 ,所以可以認為在一段時期內(nèi)是恒定值。p 為管內(nèi)壓力 。T1 為絕對溫度 。R 為氣體常數(shù) 。 當雷諾數(shù)、氣體流速知道以后 ,就可以反求出該泄漏孔力學平均直徑 D,即可得出泄漏量。 3 超聲檢測電路設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 相當大的。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 )。 圖 31 本底噪聲與泄漏聲聲壓圖 系統(tǒng)原理如圖 32 所示。信號放大電路由前置放大電路、帶通濾波電路和二次放大電路組成。數(shù)字部分主要由 單 片機 和 LCD、 RAM、鍵盤等外圍設備組成。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。 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。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。超聲波傳感器的主要性能指標包括： （ 1）工作頻率。當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。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。 （ 3）靈敏度。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低 。在這里我選擇了 雙電路、低噪聲運算放大器 NE5532/A。3 ～ 177。；共模電壓 177。采用復頻域分析， 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 。 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)。另外，二極管的正向壓降隨溫度而變，所以檢波器的特性也受溫度影響。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。D1的導通為放大器提供了深度負反饋，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。 當 Usr 為正時， Usc0，所以 D1 截止，只要 Usc 達到 ， D2 就導通，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， 因此電路相當于反相輸入的比例放大器，其傳輸 特性為 Usc=(R2/R1)Usr=Usr。Usc=Usr(Usr0) 。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。 F)倍，當R2R1 時，檢波器還兼有電壓放大作用，可將信號放大 R2/R1 倍。然后輸入啟動轉(zhuǎn)換控制信號START（不應小于 100us） 啟動轉(zhuǎn)換。 但 由于本系統(tǒng)規(guī)模較小且要其精度不高，而 ADC0809 雖然轉(zhuǎn)換速度較快但連線較多，我不予采用，而用連線較少的 ADC0831 就可以滿足要求。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 5 腳： RW 為讀寫信 號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 另外引腳 A和 K為背光引腳 ,A接正 ,K接負便會點亮背光燈 . 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣 字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A” 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令。（說明： 1為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，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。 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：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃 爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 指令 6：功能設置命令 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 地址設置 指令 8： DDRAM 地址設置 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，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。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。 do{ P0=0xff。 RW=1。 if((P0amp。 } E=0。 } /**********************************/ void ENABLE(uchar order) { P0=order。 RS=0。 RW=0。 E=0。 test_busy()。 E=1。 } void writedata(uchar digital) { P0=digital。 RS=1。 RW=0。 E=0。 test_busy()。 E=1。 } /************************************/ void resetlcd(void) /*lcd 初始化設置 */ { DELAY()。 /*/8 位點陣方式 */ ENABLE(0X38)。 /*/移動光標 */ ENABLE(0X06)。 } 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。下面就我對單片機鍵盤接口的了解和應用對單片機直接驅(qū)動鍵盤的接口原理及應 用作一個說明，并附加相應鍵盤的匯編子程序和 C 語言子函數(shù)。 1*4 按鍵的單片機鍵盤接口： 當鍵盤的數(shù)目最多為 4 個時，我最佳的接口方案當然是獨立式接法了，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）。（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。當有鍵按下時，此I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。我所要做的就是在程序中查尋此 I/O 口的電平狀態(tài)就可以了解是否有按鍵動作了。這里說的抖動是機 械的抖動，是當鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正常現(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定，必須去除或避開它。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。 圖 310 鍵盤接口電路 本振電路 NE555 時基電路封形式有兩種，一是 DIP 雙列直插 8 腳封裝，另一種是 SOP8 小型（ SMD）封裝形式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。 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。輸入控制端有直接復位 Reset 端，通過比較器 A1，復位控制端的 TH、比較器 A2 置位控制的 T。它們控制的優(yōu)先權(quán)是 R、T、 TH。 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。 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，進行峰值檢波。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。 低通濾波 二階有源 RC 低通濾波器 (1)二階有源 RC低通濾波器的幅頻特性 圖 313 圖 313所示電路為二階有源 RC 低通濾波器，運算放大器 A 構(gòu)成同相放大器，其閉環(huán)增益為 211 ??? RRA F , (利用這一點可以判斷運算放大器工作是否正常 )。 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 0?? 時， 2)0( ?? KjH 當RCP 1????時， 2)( ?? KQjH PP? 當 ??? 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。為使外圍元 件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。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。 特性 : 靜態(tài)功耗低，約為 4mA,可用于電池供電。 外圍元件少。 低失真度。 濾波電