氣體泄漏超聲檢測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

　
　　然后在Uo后接上低通濾波器,則可得差頻信號。如選用本振電路的頻率為37kHz,那么得到的差頻信號為3kHz,可為人耳聽到。音頻處理電路的原理圖如圖6所示。
2.3 DSP
　　DSP的主要功能是負(fù)責(zé)A/D轉(zhuǎn)換、對A/D轉(zhuǎn)換后的信號進(jìn)行分析處理、對LCD及電源進(jìn)行管理。這里采用TMS320LF2407A。DSP芯片是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu),具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,并提供特殊的DSP指令,可以快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。TMS320LF240X是德州儀器(TI)公司推出的基于C2×LP16位的定點(diǎn)低功耗的數(shù)字信號處理器系列,2407A型處理器是此系列中的最新產(chǎn)品。40M指令/秒(40MIPS)的處理速度可以提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的16位微控制器和微處理器的性能。它的內(nèi)置10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以使電路得以簡化。
2.4 LCD顯示部分設(shè)計
　　LCD的作用是顯示泄漏孔的聲強(qiáng)和估算的泄漏值以及由鍵盤輸入的數(shù)據(jù)。這里選用內(nèi)藏三星公司的KS0713顯示控制芯片的LCD顯示模塊。它有128×64的點(diǎn)陣。其供電電壓只需3.3V。KS0713芯片速度相當(dāng)快,內(nèi)部晶振頻率可達(dá)2MHz,很適合使用高速CPU芯片的場合。這里采用DSP的數(shù)字I/O口來控制LCD模塊,如圖7所示。

2.5 鍵盤電路設(shè)計
　　鍵盤的作用是輸入泄漏系統(tǒng)的內(nèi)外壓力值和選擇不同的氣體常數(shù)。在估算氣體泄漏量時,需要知道氣體的流速,由公式(3)可知,泄漏氣體的流速可以通過氣體內(nèi)外的壓力和氣體常數(shù)等換算出來,這些數(shù)值是通過鍵盤輸入進(jìn)去的。這里采用一維鍵盤,用DSP的四個數(shù)字I/O口來接收鍵盤輸入,采用軟件的方法消除鍵盤的抖動。本系統(tǒng)設(shè)計了四個按鍵:“功能” 鍵、“+”鍵、“-”鍵和“確定”鍵。功能鍵用于循環(huán)選擇容器內(nèi)氣壓、容器外氣壓和氣體常數(shù)的設(shè)置等。每按一次功能鍵,在上述三個功能間切換一次。鍵盤接口電路如圖8所示。
3 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計
　　因為系統(tǒng)要完成測量泄漏超聲的聲壓級、估算泄漏量以及完成顯示功能,所以軟件主要由信號采集子程序、濾波子程序、FFT變換程序、泄漏估算子程序、LCD顯示子程序、鍵盤服務(wù)子程序等組成。限于篇幅,在此只列出程序設(shè)計的總體思路,如圖9所示。本文所介紹的超聲波泄漏檢測系統(tǒng)具有精度高、體積小、便于攜帶和具有很好的人機(jī)交互界面等特點(diǎn)。該系統(tǒng)還利用DSP等技術(shù)實現(xiàn)了對泄漏量的估算。
參考文獻(xiàn)
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