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爆炸現(xiàn)場(chǎng)溫度動(dòng)態(tài)測(cè)試的方案設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-06-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

測(cè)量系統(tǒng)就是通過傳感器把被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),從而測(cè)量出被測(cè)量。測(cè)量系統(tǒng)就是通過傳感器把信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào),為了方便直觀,再把電信號(hào)用顯示器顯示出來的系統(tǒng)。隨著社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)的需要,人們對(duì)溫度的測(cè)量和控制越來越重視,對(duì)溫度測(cè)量產(chǎn)品的測(cè)量精度要求也越來越高。對(duì)溫度的準(zhǔn)確采集及合理調(diào)控,將會(huì)對(duì)那些對(duì)溫度要求較高的工作環(huán)境起到至關(guān)重要的作用。通常溫度測(cè)量系統(tǒng)是以溫度傳感器為核心的測(cè)溫系統(tǒng),隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也越來越向集成化、智能化方向發(fā)展。本文是基于CPLD和鎢錸熱電偶溫度傳感器的溫度。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160390.htm

  在溫度中,我們用到的技術(shù)叫存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)。所謂存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù),是指在對(duì)被測(cè)對(duì)象無影響或影響在允許范圍的條件下,在被測(cè)體內(nèi)置入微型存儲(chǔ)測(cè)試儀器,實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ),事后回收記錄儀,由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息的一種測(cè)試技術(shù)。

  現(xiàn)場(chǎng)溫度動(dòng)態(tài)測(cè)試總體設(shè)計(jì)

  本次設(shè)計(jì)的溫度測(cè)試系統(tǒng),主要是利用CPLD來實(shí)現(xiàn)。溫度傳感器將外界溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號(hào),通過模擬電路部分將輸入信號(hào)進(jìn)行放大和濾波,再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后經(jīng)過FIFO存入存儲(chǔ)器,計(jì)算機(jī)通過接口電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。其中,A/D轉(zhuǎn)換器、FIFO、存儲(chǔ)器和電源管理模塊都是由CPLD控制。

  主控芯片CPLD的選擇

  在本次設(shè)計(jì)中使用Xilinx公司生產(chǎn)的XCR3128作為溫度測(cè)試系統(tǒng)的主控CPLD芯片。XCR3128有100個(gè)引腳,其中有76個(gè)I/O引腳,4個(gè)信號(hào)接口,4個(gè)全局時(shí)鐘,7個(gè)VCC,8個(gè)GND,1個(gè)PORT_EN;共包含128個(gè)宏單元,VCC為3.6V,電流限制為200mA。XCR3128封裝小,功耗低,充分滿足了實(shí)際需要。在本次設(shè)計(jì)中,控制部分主要由CPLD控制電路時(shí)序和工作模式的產(chǎn)生。主要功能有:

  1)電源管理及控制模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的電源管理及全局時(shí)鐘控制,從而達(dá)到降低功耗和控制各信號(hào)初態(tài)的目的。

  2)時(shí)鐘分頻模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)從晶體振蕩器輸出到CPLD的時(shí)鐘進(jìn)行分頻,從而得到A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和FIFO需要的時(shí)序。

  3)編程觸發(fā)比較模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)觸發(fā)溫度數(shù)字電平的編程,通過移位寄存器實(shí)現(xiàn);數(shù)字比較部分是把A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果和所編溫度數(shù)字電平值比較判斷觸發(fā)與否。

  4)FIFO及存儲(chǔ)器地址模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)生成FIFO和存儲(chǔ)器需要的地址,F(xiàn)IFO和存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫。

  5)A/D時(shí)序產(chǎn)生模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換器的CONVST/和讀信號(hào)的時(shí)序生成。

  6)讀數(shù)模塊:該模塊主要實(shí)現(xiàn)讀數(shù)接口的邏輯連接控制,接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的脈沖信號(hào),以完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?/p>

  溫度傳感器

  本次使用的是美國NANMAC公司的E12鎢錸侵蝕熱電偶。因?yàn)樵诒▓?chǎng)等高溫、高壓、高沖擊的惡劣環(huán)境下,采集瞬時(shí)溫度的動(dòng)態(tài)變化對(duì)溫度傳感器要求很高。而該熱電偶瞬態(tài)溫度響應(yīng)時(shí)間僅為幾百微妙,溫度范圍高達(dá)2315℃,耐壓程度高達(dá)69MPa,完全能夠滿足爆炸場(chǎng)溫度測(cè)試的需要。為了使E12鎢錸熱電偶冷端溫度固定在0℃,本次設(shè)計(jì)采用了補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償冷端的溫度變化。

  熱電偶是溫度測(cè)量儀表中常用的測(cè)溫元件,是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路時(shí),當(dāng)兩接合點(diǎn) 熱電偶溫度不同時(shí),就會(huì)在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時(shí),顯示儀表將會(huì)指示出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的溫度值。

  侵蝕型熱電偶能測(cè)量前所未有的溫度數(shù)據(jù)。因?yàn)樵摕犭娕冀Y(jié)置于探頭端面上。它可以加工成任何形狀。在測(cè)量過程中會(huì)受侵蝕或磨損,但它會(huì)在受侵蝕的情況下自動(dòng)更新其熱電偶結(jié)。此外,它的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒級(jí),可測(cè)量內(nèi)壁表面或室內(nèi)的兩種不同的溫度:一種是表面溫度(熱接地?zé)犭娕?,另一種是內(nèi)壁表面接合面溫度或氣體溫度(非熱接地?zé)犭娕?。

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