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超声波智能硬度测量仪的研制

作　者: 蔡鹏
导　师: 黄成祥
学　校: 四川大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 超声波 硬度 单片机 检测仪器
分类号: TB551
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 227次
引　用: 2次
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内容摘要


超声波技术在工业上已有了诸多的应用，本课题将超声波技术引入到材料的机械量的检测中，采用传感器技术、计算机技术和微电子技术有效的解决了材料的表面硬度的检测问题。它能满足现代测量技术所追求的高精度、高可靠性、减少人为误差的需要。同时采用液晶显示、集成电路等元器件和现代工艺，更满足了工业生产中要求的轻便、灵活、使用方便等要求。本仪器的开发过程不仅对硬度仪本身进行了完整的开发，还为以后深层次的二次开发，作出了深入而富有成效的探索和研究。 本文工作的主要成果是： 1)将超声波技术引入零件表面硬度的检测当中。应用机、电、计算机技术，研制成功较为实用的小型智能超声波硬度检测仪 2)采用LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示，使读数更清晰、显示多样化、信息量多、易于为用户接受 3)在理论上建立了该系统的频率信号与硬度值的数学模型，具有非常重要的实践意义 4)对各元器件进行优选，达到低能耗、体积小、重量轻、价格便宜等目的 5)采取措施降低整个系统的能耗并对系统的供电进行了合理的管理，使其进一步达到低能耗，延长了电池的使用寿命。 6)利用RS-232标准接口，讨论了该超声波智能硬度测量仪与系统机进行通讯以及用户进行二次开发的前景

全文目录


中文摘要  2-3
英文摘要  3-8
第一章 绪论  8-14
  1．1 国内外超声波硬度检测的发概况  8-10
  1．2 零件表面硬度在工业生产中的地位和作用  10
  1．3 常用硬度检测仪的现状  10-11
  1．4 现有硬度检测仪的存在的问题  11-12
  1．5 课题的背景、主要工作和要达到的目的  12-14
第二章 硬度的定义及传统的硬度测量方法  14-20
  2．1 硬度的定义  14-15
  2．2 各种硬度的测量方法  15-18
  2．3 本章小结  18-20
第三章 系统的原理与总体设计  20-30
  3．1 超声波采集硬度信息的可行性与原理  20-26
    3．1．1 该系统中超声波的可行性  20-21
    3．1．2 脉冲回波法的原理  21-22
    3．1．3 超声波的产生与接收  22-23
    3．1．4 超声波的传输特性  23-25
    3．1．5 超声波在硬度检测中的应用原理  25-26
  3．2 超声波智能硬度检测仪的总体方案设计  26-29
    3．2．1 系统硬件的总体设计  26-27
    3．2．2 系统软件的总体设计  27-29
  3．3 本章小结  29-30
第四章 超声波智能硬度检测仪传感器的设计  30-46
  4．1 传感器  30-32
    4．1．1 传感器的定义  30-31
    4．1．2 传感器的构成  31-32
    4．1．3 传感器的特性与指标  32
  4．2 超声波传感器的选择依据  32-36
    4．2．1 超声波传感器的结构分类及固体探测用超声传感器探头的结构  33-35
    4．2．2 超声波传感器的选型  35-36
  4．3 超声波传感器的设计  36-44
    4．3．1 传感器杆的设计  37-39
    4．3．2 超声波传感器的压电晶体片及其固定  39-41
    4．3．3 线圈的选取  41-42
    4．3．4 弹簧  42
    4．3．5 谐振电路设计  42-44
  4．4 本章小结  44-46
第五章 系统前置部分的设计  46-52
  5．1 前置放大器的实现  46
  5．2 89C51芯片的选择与配置  46-47
  5．3 对超声波频率的测量  47-51
    5．3．1 常见的测量频率的方法  47-48
    5．3．2 该系统采用的一种简易测量频率的方法  48-51
  5．4 本章小结  51-52
第六章 建立该系统的超声波频率值与硬度值的数学模型  52-57
  6．1 数据的测量  52-53
  6．2 该系统超声波频率值与硬度值的对应关系  53-56
  6．3 本章小结  56-57
第七章 显示、键盘  57-62
  7．1 显示部分的设计  57-61
    7．1．1 液晶显示模块的构成及特点  57-59
    7．1．2 液晶显示模块与系统的接口电路设计  59
    7．1．3 显示程序的流程图及分析  59-61
  7．2 键盘的设计  61
  7．3 本章小结  61-62
第八章 系统的节能措施及电源的节能管理  62-66
  8．1 低功耗单片微机系统设计的一般原则  62-63
  8．2 该系统设计中所采用的低功耗节能措施  63-65
  8．3 本章小结  65-66
第九章 系统中的抗干扰问题  66-75
  9．1 干扰的分类及抗干扰的几个大的原则  66-68
    9．1．1 干扰的分类  66-67
    9．1．2 解决干扰问题的几个大的原则  67-68
  9．2 智能超声波硬度测量仪的硬件抗干扰设计  68-72
    9．2．1 供电系统的抗干扰设计  68-69
    9．2．2 印刷电路板及电路的抗干扰措施  69-72
  9．3 软件的抗干扰设计  72-74
    9．3．1 能够用软件解决的一些干扰情况  73
    9．3．2 该系统中的软件抗干扰的设计  73-74
  9．4 本章小结  74-75
第十章 结论及该仪器的应用前景和发展趋势  75-77
  10．1 结论  75
  10．2 该硬度仪的应用前景  75-77
附录一 该系统所采用的测量频率的子程序  77-78
附录二 该系统的显示子程序  78-81
致谢  81-82
参考文献  82-84

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 超声工程 > 超声测量
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