LABVIEW爆炸温度场存储测试装置设计+文献综述(4)
时间:2017-04-08 17:20 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
根据系统的一般设计流程和测试系统的主要技术指标，本文设计的基于热电偶的存储测试系统结构图如图3.1所示，该系统主要由热电偶、信号调理模块、单片机主控制模块、存储模块、温度补偿模块、电源模块、串行通讯单元。在工作过程中，系统主要完成温度信号的采集，信号调理，AD转换以及将处理后的信号送入主控制模块进行数据存储等任务。 图3.1 存储测试单元结构图 各模块简介： (1)热电偶:热电偶作为温度测量端的传感器主要完成温度测量的任务，热电偶选取的是否合适直接关系到整个系统能否测得准确的温度值。热电偶的抗冲击性，线性度，动态响应时间以及测温范围等决定了热电偶的选型。 （2）电源模块:是整个系统工作的基础。既要保证数据采集与存储过程中的供电，又要保证信息保持所必需的能量。 （3)信号调理电路:由于热电偶输出的热电势信号比较微弱，而且其中包含各种共模干扰和噪声信号，因此要求放大电路具有较强的共模抑制比能力、低噪声、高增益、较大的信号带宽及抗干扰能力。 （4）主控制模块:主控模块是系统的核心，负责整个系统的资源分配，其他模块通过它完成各自对应不同的功能。系统主控制模块选用美国Silabs公司推出的高速片上系统单片机C8051。 （5)采样触发模块:由于存储容量的限制，不可能把很长时间的信号都采集并存储起来，而仅仅需要关心爆炸阶段的信号，因此存储测试系统必须通过某种触发方式来控制启动采样模块。 （6)存储和模数转换模块:在爆炸温度场存储测试系统中，有两个关键的问题:一是模拟信号的高速转换;二是数据的存储与提取。根据设计要求，设计了模数转换电路和存储电路。根据指标要求，选用高速模数转换芯片AD7892和非易失性存储器DS1249 。 （7)通讯模块:系统采用C8051单片机的串行接口与上位机进行串行通信，将采集的数据传送到上位机进行数据处理。 4 热电偶温度传感器选取 热电偶传感器的材料是热电偶传感器的关键部分他决定了该热电偶传感器的基本性能。目前市场上的热电偶传感器有非金属材料和金属材料两种。非金属材料传感器尚处于发展阶段，性能较差。 目前用于测量高温的金属热电极材料有以下两种:一是铂族金属元素(铂、锗、铱等)其热电性能稳定，抗氧化性能好，但是资源稀少，价格昂贵。二是难熔金属(如钨、徕、铝等)，其热电势大，稳定性好且热电势与温度关系几乎呈线性，钨徕合金在高温下具有高于所有其它工业用热电极合金的机械强度，且价格相对低廉。综合考虑采用钨徕5一钨徕26材料热电偶。 经查阅相关资料发现国内的钨徕5一钨徕26热电偶大多测温范围局限在0到2000度无法满足系统需要。在本系统当中选用的热电偶为美国NANMAC公司的E-12型快速响应热电偶如图4.1。E-12型热电偶是一种侵蚀性自更新钨徕热电偶，侵蚀性热电偶与普通热电偶的主要差别是侵蚀性热电偶采用了带状材料取代了原先的导线材料，并在传感器上采用了分层集合技术，拥有了在低毫秒级范围内的响应时间，并达到响应时间小于10微秒的等级。E12型热电偶主要技术数据为: (1)材料：钨徕5一钨徕26； （2)测温范围：0～2315°C； (3)测温精度:1%F.S； (4)响应时间:小于20us； (5)护管材质(A):304SS； (6)刚性杆标准长度:4英寸； (责任编辑：qin) |