基于MSP430引信关重件测厚系统的设计

发布时间：2017-08-31 21:33

  本文关键词：基于MSP430引信关重件测厚系统的设计

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【摘要】：随着社会的日益进步，超声波检测技术已应用在各个领域。超声波测厚是超声波检测中的一个重要应用。如石油运输管道壁厚度的测量、混凝土墙壁厚度的测量等等。引信关重件隔爆板的厚度决定着引信能否安全触发，所以对引信隔爆板厚度的测量就显得尤为重要。以往引信关重件隔爆板厚度的测量方法存在精确性低、功耗大和体积大等缺点。本文针对引信结构的设计和引信关重件隔爆板厚度测量的精度要求，提出了运用超声波无损检测的测厚方法来测量引信隔爆板厚度。 通过对超声波测厚的几种原理的对比分析，选择了脉冲反射法。基于微处理器MSP430F系列单片机具有超低功耗的特性，在测厚系统的设计中采用了该系列的单片机。本文主要对系统的硬件和软件两大部分进行了设计，在硬件电路的搭建的过程中，经过不断的试验、调试，，最终选取了合理的电路结构。硬件电路部分包括：超声波测厚激励信号的产生、超声波回波信号处理电路（包括放大、滤波、包络检波、比较、整形）、计数电路计数，人机交互电路模块和电源电路。每一部分都进行了具体的设计分析，系统的软件部分主要采用C语言编写，包括主程序的设计、按键设计和液晶显示部分的设计。 最后经过试验验证，对三种隔爆机构进行了测量，得出结果并和实际的值进行了比较分析，确定了测量厚度误差产生的原因。经过对数据结果分析，本系统满足精度要求和可靠性要求，提高了测厚系统的智能化和自动化的程度。
【关键词】：超声波检测 厚度检测 MSP430 引信关重件
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB517
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景和意义10
• 1.2 国内外相关研究现状及主要发展趋势10-13
• 1.2.1 超声检测国内外的研究现状10-12
• 1.2.2 超声波测厚技术的发展12-13
• 1.3 本论文主要的结构安排13-14
• 2 超声波测厚系统总体方案设计14-18
• 2.1 仪器的功能要求和性能指标14-15
• 2.2 测厚系统的硬件总体设计方案15-16
• 2.3 测厚系统的软件总体设计方案16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 3 超声波测厚技术以及传感器的选择18-29
• 3.1 超声波测厚技术18-23
• 3.1.1 几种测厚仪的原理18-19
• 3.1.2 超声波测厚原理19-23
• 3.2 超声波换能器的选择23-27
• 3.2.1 超声波探头的分类和功能23-25
• 3.2.2 超声波探头工作原理以及结构25
• 3.2.3 超声波探头的选择25-27
• 3.3 耦合剂的介绍27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 4 超声波测厚系统的硬件设计29-59
• 4.1 单片机控制系统的介绍29-33
• 4.1.1 MSP430 单片机29-32
• 4.1.2 MCU 的时钟模块32-33
• 4.2 超声波发射模块33-42
• 4.2.1 超声波脉冲的分析研究33-34
• 4.2.2 产生超声窄脉冲的激励脉冲的研究34-35
• 4.2.3 高压升压电路的设计35-40
• 4.2.4 晶体管 MOSFET 的驱动电路的设计40-41
• 4.2.5 超声激励电路的产生41-42
• 4.3 超声波接收模块42-52
• 4.3.1 信号放大电路的设计42-43
• 4.3.2 滤波电路的设计43-45
• 4.3.3 信号检波电路的设计45-47
• 4.3.4 信号模拟比较电路的设计47-48
• 4.3.5 时间测量整形电路的设计48-50
• 4.3.6 计数电路设计50-52
• 4.4 电源模块的设计52-56
• 4.4.1 外部切换电源电路的设计53-54
• 4.4.2 充电电路的设计54-56
• 4.4.3 电源转换电路的设计56
• 4.5 人机交互电路的设计56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 超声波测厚系统的软件设计59-68
• 5.1 主程序软件设计59-62
• 5.2 测厚系统的人机交互软件的设计62-66
• 5.3 接收信号软件的设计66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 系统实现及实验测试68-76
• 6.1 系统设计的实现68-69
• 6.2 引信隔爆机构的厚度测量69-71
• 6.3 系统电路波形测试71-73
• 6.4 系统功耗测试73-74
• 6.5 误差分析74
• 6.6 本章小结74-76
• 7 结论与展望76-78
• 7.1 论文主要的研究成果76
• 7.2 改进之处76-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果81-82
• 致谢82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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2 陈维山;赵学涛;刘军考;郝铭;;压电超声波马达发展现状及研究方向[J];电机与控制学报;2006年05期

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本文编号：768072