材料传热性能检测系统的研究
发布时间：2022-01-20 12:52
建筑产业的绿色快速发展,促使各种保温隔热材料不断涌现,传统的保温隔热材料已无法满足建筑行业绿色、高效发展,轻质、高效、保温性能良好成为新一代保温隔热材料的必要条件。导热系数是衡量材料保温性能的一个重要指标,它的测量主要分为稳态法和非稳态法,本论文研究的新型双平板结构模型的材料传热性能检测系统,采用的是基于傅里叶一维稳态导热定律来测量导热系数,具有量程广、无需每次标定等优点,相对于现有仪器功能单一、自动化程度低等缺点,可精确、快速测量试件的热阻和导热系数。系统主要分为硬件设计部分和软件设计部分,以一维稳态导热原理为理论依据,得出导热系数的计算公式。系统硬件部分是基于ATmega64微控制器,其硬件电路主要包括多通道温度采集单元、USB数据传输单元、PID加热控制单元、试样加紧装置驱动控制单元等。软件部分上位机采用基于C语言的Labwindows/CVI软件平台,其将C语言与测控技术领域专业工具有机结合,主要完成通信模块的设定、权限设定、曲线显示、数据显示、菜单按钮控制、模糊PID算法的实现等。下位机采用综合了编辑器和工程管理器集成开发环境的ICCAVR开发平台,主要实现了单片机各端口的初...
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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依据导热系数计算公式，系统硬件设计部分以ＡＴｍｅｇａ６４为主控制器，包括多通??道温度采集单元、ＵＳＢ数据传输单元、ＰＩＤ加热控制单元、试样加紧装置驱动控制单??元等。其设计的原理框图如图３－１所示。??左侧ｉｔ匮区温度一？?——？?ＵＳＢ数据传输单元??左侧冷板麵——？?????？可调功雜出??｜右侧翻腿卜ＨＩ?—哪一?＿＿单元????鑛板雖Ｉ—＾鮮元??功麵??左侧防护区温——？????Ｊ?试样加紧??右侧赃１区酿——？?＼?生５???图３－１硬件设计原理框图??Ｆｉｇ．３－１?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈａｒｄｗａｒｅ?ｄｅｓｉｇｎ??３．２?ＡＴｍｅｇａ６４微控制器??现在市面上主流的控制器主要有５１系列、ＳＴＭ３２［２９】系列、ＡＶＲ、ＳＴＣ等，５１系??列的单片机拥有完整按位操作系统，在ＲＡＭ区间开辟了一个双重功能的地址区间，??使用极为灵活，但ＡＤ、ＥＥＰＲＯＭ等功能都需要依靠扩展，增加了硬件负担，同时其??运行速度慢，保护能力差，容易烧坏芯片。ＳＴＭ３２系列单片机是一款性价比相对来说??很高的单片机，其具有ＡＲＭ?Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ内核，嵌入式应用比较广泛，因为它性能高、??成本低，片上集成３２－５１２ＫＢ的Ｆｌａｓｈ存储器，时钟、复位和电源管理＿。ＡＶＲ单片??机相比于其他类型的单片机来说比较新颖，是由Ａｔｍｅｌ公司推出的，其显著特点是高??速度、高性能、低功耗
芯片ＣＨ３４１的工作方式主要在异步串口，可根据实际情况发送ＭＯ－ＤＥＮ??联络信号，串口发送使能和串口接受使能控制信号，可将普通的串口设备和ＵＳＢ总??线相连接［３１］。其硬件电路图如图３－３所示，Ｃ２Ｑ、Ｃ２１作为滤波电容与ＣＨ３４１的ＶＣＣ??相连，使电源稳定；１２Ｍ的晶振和Ｃ２３、Ｃ２４、心５构成震荡电路，为ＵＳＢ数据传输单??元提供准确频率；ＣＨ３４１的ＴＸＤ、ＲＸＤ端口与ＡＴｍｅｇａ６４的ＴＸＤ、ＲＸＤ端口直接??相连；作为ＵＳＢ接口直接与电脑连接，其＋５Ｖ电源为ＣＨ３４１供电，并不需要单独??供电。??ＧＫＤ??＾＝ｆ＝－?１１?——ｊ?＊?ＩＮ７?ＴＮＯＷ?＿?Ｉ１???ＷＤ?ＰＥＧ?—５：?；?＾?＾?；?＇Ｉｒ－??ｃ?認?ＳＤＡ?：１＝??，，?——＾?＊?ＩＮＴ＾?ＳＬＰ？?一－??〇?，?ｉｎｉｆｒ．－￣〇＞?－?ＩＮ３?ＲＴＳ＃?—??ａ?ｇＧＮＤ???＂ｉ〇?Ｖ３?ＤＴＲＳ?１??Ｓ?ＵＥＫ?１Ｊ?ｒｆｔ＊?ＵＤ－?ＯＵＴ＃?Ｏ?＾—??Ｊ?ＵＤ－??—￣ｎ?ｌＩＤ－?ＤＣＤＨ?■?－?＾—??ｇ?＋５Ｖ?—?ｌＵＶＣＣ?ＧＮＤ＇Ｉ??ＧＮＤ?Ｒｌ＃?？?—??ｏ??ｎ?Ｕ￣ｎｒ?？?ｘｉ?ｄｓｒ＾?■?？?＾—??＇?—Ｉ?ＸＯ?ＣＴＳ？?＜?－１－—??ａ?Ｉ２Ｍ??Ｕ?－＿Ａ，??｜?：＇：３?＾２４??（ｉＮＤ??图３－３?ＵＳＢ数据传输单元电路图??Ｆｉｇ．３－３?ＵＳＢ?Ｄａｔａ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｕｎｉｔ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??３．４温度采集单元硬件设计??温度采集是系统最基本的环节
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布式PID控制的时变时延多智能体系统的一致性[J]. 李浩亮,杨任农,席茜,王利辉,孟常亮. 控制与决策. 2019(01)
[2]基于LabVIEW的电磁超声无损检测系统的设计[J]. 刘素贞,饶诺歆,张闯,金亮,杨庆新. 电工技术学报. 2018(10)
[3]GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》热工设计参数及有关规定在蒸压加气混凝土节能建筑热工设计中应用的探讨[J]. 李庆繁,高连玉. 砖瓦世界. 2018(03)
[4]基于虚拟仪器技术的电子测量仪器平台开发[J]. 程镇,汤继保,郑荣波,汤修平,陈德祥,袁哲. 中国设备工程. 2018(05)
[5]模糊PID控制无人自转旋翼机飞行姿态仿真[J]. 苏中滨,章宗鑫,马晨茗,高睿. 东北农业大学学报. 2018(02)
[6]基于变论域模糊理论的温室番茄智能控温策略[J]. 王健,谢南. 中国农业科技导报. 2018(03)
[7]农药喷洒四轴飞行器的模糊PID姿态控制[J]. 荆学东,潘翔,汪泽涛. 排灌机械工程学报. 2018(05)
[8]基于LabWindows的云计算环境安全框架研究[J]. 唐卫国,廖大强. 计算机测量与控制. 2018(02)
[9]基于LabWindows/CVI与TekVISA的Tek示波器远程测控软件设计[J]. 彭映成,孙震宇,邢园丁,汪明,黎小毛. 测控技术. 2018(02)
[10]基于LabWindows/CVI的某型综合控制单元测试设备开发[J]. 郝云虎,李强,张贤周. 山西电子技术. 2018(01)
硕士论文
[1]基于虚拟仪器技术的电动汽车锂电池管理系统设计[D]. 尹德强.吉林大学 2017
[2]基于单片机设计直流电机控制系统[D]. 赵开理.南京邮电大学 2017
[3]基于防护平板法的建筑保温材料导热系数测定仪的研究[D]. 刘晴晴.西安建筑科技大学 2017
[4]Labwindows环境下雷达模块自动测试系统驱动程序设计[D]. 马海涛.电子科技大学 2017
[5]基于LabWindows/CVI的氧气斜吹旋转转炉监测系统研究[D]. 张莹.兰州理工大学 2016
[6]高温深井巷道新型保温隔热材料试验研究[D]. 杨峰.安徽理工大学 2016
[7]基于LabWindows/CVI的电气综合测试系统设计[D]. 杨鸥宁.中北大学 2016
[8]基于Labwindows/CVI的轧辊综合测试系统研究[D]. 曾繁俊.华东理工大学 2016
[9]被测目标热参数反演算法研究[D]. 程蕾.哈尔滨工业大学 2015
[10]高温防护热板法导热系数测定仪的研究[D]. 张云川.天津大学 2014
本文编号：3598859
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－４防护热板结构示意图??Ｆｉｇ．２－４?Ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ?ｐａｎｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
依据导热系数计算公式，系统硬件设计部分以ＡＴｍｅｇａ６４为主控制器，包括多通??道温度采集单元、ＵＳＢ数据传输单元、ＰＩＤ加热控制单元、试样加紧装置驱动控制单??元等。其设计的原理框图如图３－１所示。??左侧ｉｔ匮区温度一？?——？?ＵＳＢ数据传输单元??左侧冷板麵——？?????？可调功雜出??｜右侧翻腿卜ＨＩ?—哪一?＿＿单元????鑛板雖Ｉ—＾鮮元??功麵??左侧防护区温——？????Ｊ?试样加紧??右侧赃１区酿——？?＼?生５???图３－１硬件设计原理框图??Ｆｉｇ．３－１?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈａｒｄｗａｒｅ?ｄｅｓｉｇｎ??３．２?ＡＴｍｅｇａ６４微控制器??现在市面上主流的控制器主要有５１系列、ＳＴＭ３２［２９】系列、ＡＶＲ、ＳＴＣ等，５１系??列的单片机拥有完整按位操作系统，在ＲＡＭ区间开辟了一个双重功能的地址区间，??使用极为灵活，但ＡＤ、ＥＥＰＲＯＭ等功能都需要依靠扩展，增加了硬件负担，同时其??运行速度慢，保护能力差，容易烧坏芯片。ＳＴＭ３２系列单片机是一款性价比相对来说??很高的单片机，其具有ＡＲＭ?Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ内核，嵌入式应用比较广泛，因为它性能高、??成本低，片上集成３２－５１２ＫＢ的Ｆｌａｓｈ存储器，时钟、复位和电源管理＿。ＡＶＲ单片??机相比于其他类型的单片机来说比较新颖，是由Ａｔｍｅｌ公司推出的，其显著特点是高??速度、高性能、低功耗
芯片ＣＨ３４１的工作方式主要在异步串口，可根据实际情况发送ＭＯ－ＤＥＮ??联络信号，串口发送使能和串口接受使能控制信号，可将普通的串口设备和ＵＳＢ总??线相连接［３１］。其硬件电路图如图３－３所示，Ｃ２Ｑ、Ｃ２１作为滤波电容与ＣＨ３４１的ＶＣＣ??相连，使电源稳定；１２Ｍ的晶振和Ｃ２３、Ｃ２４、心５构成震荡电路，为ＵＳＢ数据传输单??元提供准确频率；ＣＨ３４１的ＴＸＤ、ＲＸＤ端口与ＡＴｍｅｇａ６４的ＴＸＤ、ＲＸＤ端口直接??相连；作为ＵＳＢ接口直接与电脑连接，其＋５Ｖ电源为ＣＨ３４１供电，并不需要单独??供电。??ＧＫＤ??＾＝ｆ＝－?１１?——ｊ?＊?ＩＮ７?ＴＮＯＷ?＿?Ｉ１???ＷＤ?ＰＥＧ?—５：?；?＾?＾?；?＇Ｉｒ－??ｃ?認?ＳＤＡ?：１＝??，，?——＾?＊?ＩＮＴ＾?ＳＬＰ？?一－??〇?，?ｉｎｉｆｒ．－￣〇＞?－?ＩＮ３?ＲＴＳ＃?—??ａ?ｇＧＮＤ???＂ｉ〇?Ｖ３?ＤＴＲＳ?１??Ｓ?ＵＥＫ?１Ｊ?ｒｆｔ＊?ＵＤ－?ＯＵＴ＃?Ｏ?＾—??Ｊ?ＵＤ－??—￣ｎ?ｌＩＤ－?ＤＣＤＨ?■?－?＾—??ｇ?＋５Ｖ?—?ｌＵＶＣＣ?ＧＮＤ＇Ｉ??ＧＮＤ?Ｒｌ＃?？?—??ｏ??ｎ?Ｕ￣ｎｒ?？?ｘｉ?ｄｓｒ＾?■?？?＾—??＇?—Ｉ?ＸＯ?ＣＴＳ？?＜?－１－—??ａ?Ｉ２Ｍ??Ｕ?－＿Ａ，??｜?：＇：３?＾２４??（ｉＮＤ??图３－３?ＵＳＢ数据传输单元电路图??Ｆｉｇ．３－３?ＵＳＢ?Ｄａｔａ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｕｎｉｔ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??３．４温度采集单元硬件设计??温度采集是系统最基本的环节
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布式PID控制的时变时延多智能体系统的一致性[J]. 李浩亮,杨任农,席茜,王利辉,孟常亮. 控制与决策. 2019(01)
[2]基于LabVIEW的电磁超声无损检测系统的设计[J]. 刘素贞,饶诺歆,张闯,金亮,杨庆新. 电工技术学报. 2018(10)
[3]GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》热工设计参数及有关规定在蒸压加气混凝土节能建筑热工设计中应用的探讨[J]. 李庆繁,高连玉. 砖瓦世界. 2018(03)
[4]基于虚拟仪器技术的电子测量仪器平台开发[J]. 程镇,汤继保,郑荣波,汤修平,陈德祥,袁哲. 中国设备工程. 2018(05)
[5]模糊PID控制无人自转旋翼机飞行姿态仿真[J]. 苏中滨,章宗鑫,马晨茗,高睿. 东北农业大学学报. 2018(02)
[6]基于变论域模糊理论的温室番茄智能控温策略[J]. 王健,谢南. 中国农业科技导报. 2018(03)
[7]农药喷洒四轴飞行器的模糊PID姿态控制[J]. 荆学东,潘翔,汪泽涛. 排灌机械工程学报. 2018(05)
[8]基于LabWindows的云计算环境安全框架研究[J]. 唐卫国,廖大强. 计算机测量与控制. 2018(02)
[9]基于LabWindows/CVI与TekVISA的Tek示波器远程测控软件设计[J]. 彭映成,孙震宇,邢园丁,汪明,黎小毛. 测控技术. 2018(02)
[10]基于LabWindows/CVI的某型综合控制单元测试设备开发[J]. 郝云虎,李强,张贤周. 山西电子技术. 2018(01)
硕士论文
[1]基于虚拟仪器技术的电动汽车锂电池管理系统设计[D]. 尹德强.吉林大学 2017
[2]基于单片机设计直流电机控制系统[D]. 赵开理.南京邮电大学 2017
[3]基于防护平板法的建筑保温材料导热系数测定仪的研究[D]. 刘晴晴.西安建筑科技大学 2017
[4]Labwindows环境下雷达模块自动测试系统驱动程序设计[D]. 马海涛.电子科技大学 2017
[5]基于LabWindows/CVI的氧气斜吹旋转转炉监测系统研究[D]. 张莹.兰州理工大学 2016
[6]高温深井巷道新型保温隔热材料试验研究[D]. 杨峰.安徽理工大学 2016
[7]基于LabWindows/CVI的电气综合测试系统设计[D]. 杨鸥宁.中北大学 2016
[8]基于Labwindows/CVI的轧辊综合测试系统研究[D]. 曾繁俊.华东理工大学 2016
[9]被测目标热参数反演算法研究[D]. 程蕾.哈尔滨工业大学 2015
[10]高温防护热板法导热系数测定仪的研究[D]. 张云川.天津大学 2014
本文编号：3598859
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