第八章智能仪器设计实例 第一节智能仪器的设计原则及研制 第二节固体密度测试仪的研制 第三节基于DSP处理器的地下管道 漏水检测仪设计
实例1:固体密度测试仪的研制 三种圓体密度测试油:有天平法、机械 法、电子自动湍。 >测量原狸 硬件电路设计 >软件设计 >测试结果分析
Ø测量原理 Ø硬件电路设计 Ø软件设计 Ø测试结果分析
一、电子自动法测量原理 电子自动法是一种基于阿基水德力定 律实现对固体的密度测试的方湍。 ●物理学中密度的定义为物体草位体积的 质量教。 在测量密度时,首先测量圄体标本在空 气中的重量,再将圄体标本没在装有 水的容器中,测量固体受水浮力后的重 量,根据阿基來德浮力定律可求出圆体 的体积,计算密度值
l 电子自动法是一种基于阿基米德浮力定 律实现对固体的密度测试的方法。 l 物理学中密度的定义为物体单位体积的 质量数。 l 在测量密度时，首先测量固体标本在空 气中的重量，再将固体标本浸没在装有 水的容器中，测量固体受水浮力后的重 量，根据阿基米德浮力定律可求出固体 的体积，计算密度值
设固体标本的质量为M、体积为V,测量 密度为a,有:=M/V 固体标本在空气中的重量为:P=Mg 在水中的重量为:P2=(M-M)g 则浸没在水中前后的重量差为:P-P2=Mg 其中g表示重力加速度,M表示与固体标本同 体积的水的质量。根据阿基米德浮力定律, 不规则固体的体积为MP-P
V M g M P P V 0 1 2 0 0 g M P P V 0 1 2 0 0
则不规则圆体的密度为: (P-P)a°8)o、B PIg P-P 式中o为水的密度,因为00=1g/cm3,于是 所测固体的密度为 O 可见。只要分别求出不规则國体在变气中的重 量P1和该固体在水中的重量P2,根据上式即可得 到被测固体的密度值
1 2 1 P P P 1 2 1 0 1 2 0 1 ( )/( ) / P P P P P g P g
二、硬件电路设计 打印啊机 称重 传感器一献大器+MD「+单片机系炼 显示器 键盘 密度仪组成框图
1俊感器设计 R BRI R+4 R R汁Rs Ra-aR Uo 疝变外压阻电桥
固体密度测量系统中传感器由四片性能完全相同的压阻式应 变片组成,通过压阻效应实现重力到电阻的转换,再由电桥 将电阻的变化转换为电压。其中,应变片R1、R3是受压电阻, 应变片R2、R是受拉电阻。 若R1=R3=R2=R=R;△R=△R2△R3=△R=4R 则 01 E△R/R=KP 式中:K重力到电压的转换系数; P电阻传感器所受到的重力; 传感器桥路输出电压 E电桥电源电压。 对应0-450克的重量范围, 本传感器的输出电压0-10mV
2.信号放大电路 由于传感暴輪出信号较弱,为了进行有效放 大,提高抗干扰能力,信号被大电路中采用 了仪用放大暴AD620。 A A A4 Ro Uu A vee R1 A R2 图823礅祸传号的大电路
3.教守信号处理电路 数字信号处狸电路由AT89C51单片机及外圆电 路组成 P10 Pl.1 LCD P12 显示 P13 pO p1弄 115p7 p16 WR P17 申扦ER0M P30 U VF转换 p34 图824单片机与外国电路的连接图