基于光電傳感器的金屬楊氏模量的測(cè)量
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2．1 光電轉(zhuǎn)換模塊
硅光電池是一個(gè)大面積的光電二極管，它用于把入射到其表面的光能轉(zhuǎn)化為電能，而我們知道，硅光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，其轉(zhuǎn)化的電流信號(hào)的變化與入射光強(qiáng)的變化成線性關(guān)系。而為了驗(yàn)證硅光電池這一特性，我們也進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)量，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)用MATLAB軟件進(jìn)行了擬合，得出符合最小二乘法的函數(shù)，其不同級(jí)次擬合得出的函數(shù)如下：
一次擬合：r=-0．04433x+86．4396
二次擬合：r=2．323e-005x^2-0．048232x+86．5482
三次擬合：r=-3．2246e-007x＾3+0．00010449x＾2-0．053677x+86．6233
由上式可知，隨著擬合次數(shù)增加，高次項(xiàng)系數(shù)數(shù)量級(jí)越變?cè)叫?，且變化幅度很大，從?shí)驗(yàn)可行性及精度要求綜合考慮可將r-x的關(guān)系以一次處理。因而我們可以通過(guò)使用硅光電池將擋光板位移的變化轉(zhuǎn)為電流的變化，從而進(jìn)行測(cè)量，其物理圖如圖1所示。
2．2 電流-電壓轉(zhuǎn)換及其放大、濾波模塊
硬件部分最關(guān)鍵的是對(duì)硅光電池轉(zhuǎn)換后的電流信號(hào)的處理。由于要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換就必須把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，因轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)很小且含有噪音信號(hào)，故我們要將其進(jìn)行放大和濾波。在此用TL084集成放大器實(shí)現(xiàn)電流-電壓轉(zhuǎn)換及放大，利用RC電路進(jìn)行濾波，其電路圖如圖3所示。轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)直接輸入AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端，再將AD轉(zhuǎn)換后的輸出信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理及顯示。其中AD轉(zhuǎn)換采用的是12位轉(zhuǎn)換器AD574。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/161113.htm
3 軟件部分
為了方便程序調(diào)試和提高可靠性，程序設(shè)計(jì)采用自上而下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)按任務(wù)模塊劃分的程序主要有初始化程序、主程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)據(jù)處理子程序(包括調(diào)零、判斷操作是否錯(cuò)誤、位移值及楊氏模量值)、LCD顯示子程序、鍵盤掃描子程
序。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示，其中操作檢測(cè)是幫助提醒操作者，若無(wú)誤，LCD顯示會(huì)顯示功能按鍵相應(yīng)的數(shù)據(jù)值，若操作有誤，LCD顯示會(huì)顯示EOF字樣。
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評(píng)論