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研制測厚儀時需要考慮的問題
高速數(shù)據(jù)采集由于探頭工作頻率高為5MHz,，按照采樣定理,，數(shù)據(jù)采集速度需在10MHz以上，通常選擇為工作高頻率的4～5倍好,，本系統(tǒng)中使用的采樣頻率為50MHz,。儀 器的精度也和數(shù)據(jù)采集速度密切相關(guān)，例如,，鋼在聲波縱波的傳播速度為5900m／ s,，在一個周期內(nèi)通過的折反距離為147（mm）（2） 所以儀器的測量精度基本能滿足要求，然后再采其它補償措施,，例如 自動校準(zhǔn)補償,、軟件補償?shù)龋箖x器的精度達(dá)到0．01mm,。
1.水分測試儀計數(shù)問題
在硬件設(shè)計中,，我們始終以小型化為標(biāo)準(zhǔn)，盡量減少硬件數(shù)量,，所以單片機(jī) 選用美國ATMEL公司的高性能AT89C51
－20PC的單片機(jī),，片內(nèi)有E2PROM，采用 電擦除方式,，程序修改方便,，內(nèi)存容量足夠，不增加任何外圍設(shè)備,。而計數(shù)器采用三態(tài)輸出的8位二進(jìn)制計數(shù)器74HC590一片,。但儀器要求測量上限為200mm，因此 計數(shù)上限為：
通過計算發(fā)現(xiàn)只用一片8位二進(jìn)制計數(shù)器74HC590是不能滿足計數(shù)要求的,。所 以在設(shè)計中為了避免74HC590的級聯(lián),，
設(shè)計中用單片機(jī)內(nèi)部計數(shù)器T0也參與計數(shù)。 但單片機(jī)的計數(shù)器的高頻率一般僅為振蕩頻率的1／24,，即在單片機(jī)外接
12MHz 晶振時,，計數(shù)的高頻率為0．5MHz，而74HC590的進(jìn)位信號為一個與計數(shù)時鐘同頻的脈沖,，氣體檢測儀器因此單片機(jī)無法對其進(jìn)行計數(shù),。為了解決這個問題，把T0腳接到74HC590的高輸出端,，對計數(shù)時鐘進(jìn)行28分頻后計數(shù),，這樣，當(dāng)T0工作于
方式1,，則總計數(shù)值可以到28＋16＝224,。
2.多功能的體現(xiàn)
農(nóng)業(yè)儀器多功能主要由AT89C51－20PC的軟件處理的實現(xiàn)及更換不同探頭及達(dá)到不同測 量范圍來體現(xiàn)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）體積小，便于攜帶 在電路中的除了選用低功耗的單片機(jī)外,，器件盡量使用CMOS集成電路,。由于 儀器中很多
元件都有特殊要求，特別是高頻,、高壓,、低噪等的特殊器件，盡量使 用MAXIM公司貼片式芯片,。
3.操作簡單
整個操作鍵僅五個,，不需任何操作訓(xùn)練。
自動校準(zhǔn)
如（1）式所示,，要想得到的測量結(jié)果還必須修正由于探頭接觸測試件所 引起的接觸滯后及其它裝配所引起的滯后,，我們采用下列公式來進(jìn)行修正：
D＝V（t－Tn）／2（4） 式中，Tn為初值補償系數(shù),。我們在儀器中采用自動設(shè)置補償系數(shù)達(dá)到自動校 準(zhǔn)目的,。
4.測量狀態(tài)顯示
可由儀器提示是測材料厚度還是測聲速。如測聲速則輸入厚度值,；如測厚度 則首*行自動校準(zhǔn)后即可測量,。還
可通過顯示屏上的顯示符號可知當(dāng)前測厚儀 是處于哪一種測量狀態(tài)，提示操作者,。
5.耦合狀態(tài)顯示
如果在測量操作中,，測量探頭和工作面耦合得不好，立即會有一個符號提示 操作者,。
6.背光顯示
在液晶顯示器下有一個背光條,，便于在光線不好的工作現(xiàn)場操作時打開背光 。
7.公英制轉(zhuǎn)換
主要考慮到測量顯示單位和儀器單位接軌,。
8.上,、下限報警
操作員可根據(jù)自己的需要設(shè)置上、下限報警值,，若超出此值,，儀器自動報警 。
9.數(shù)據(jù)保存
每次開機(jī)時自動保持上一此測量結(jié)果,。
電源電壓不足顯示
儀器電源由于采用的是干電池,，電路除了采用低功耗的器件外，電源設(shè)計成 斷續(xù)小電流工作方式,，探頭未接觸樣品時,，儀器僅工作在維持啟動狀態(tài)，當(dāng)探頭 接觸樣品時,，電路才開始工作,。在使用一段時間后,，若電源電壓不足時，為防止 誤操作,，儀器自動提醒使用者,。
10.更換不同探頭，實現(xiàn)不同測量范圍往返時間的測量
往返時間的測量有以下三種方法：
（1）測量發(fā)射波T與*次底波B1之間的時間,；
（2）測量*次底波B1與次底波B2之間的時間；
（3）測量其后任意兩相鄰波之間的時間,。