虚拟仪器的超声波测厚仪设计(附件)
本课题主要利用超声波来进行非接触式测量仪器的设计，以满足相应的工业测量要求。本设计采用超声波进行设计主要是利用超声波有着很好的指向性，并且在传播时损耗慢，能够在物体中传播远，同时超声波反应迅速，操作方便，在计算方面也较为简单也易于控制，在测量的精度上也可以满足工业的需求。本设计以单片机作为下位机的核心控制部分，对超声波模块进行信号的发射与接收，将接收到的信号通过算法进行处理得到相应的厚度，然后通过串口传输将对应的数值发送到LabVIEW软件中进行显示和存储。 关键词 超声波测厚，信号采集，串行通讯，LabVIEW
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 本课题的研究现状 1
2.1 系统硬件设计方案 2
2.2 系统软件设计方案 3
3 硬件模块设计 4
3.1 硬件系统组成 4
3.2 微处理器模块设计 5
3.3 电源模块设计 6
3.4 时钟电路 7
3.5 复位电路 8
3.6 工作电路 9
3.7 温湿度采集模块设计 9
3.8 温湿度补偿设计 11
3.9 报警模块设计 11
3.10 显示模块 13
3.11 超声波模块设计 14
3.12 通信模块设计 15
4 软件系统程序设计 16
4.1 下位机程序设计 16
4.2 上位机LabVIEW程序设计 24
5 系统的调试 30
5.1 系统调试过程 30
5.2 调试中的问题 31
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
附录A:电路原理图 37
附录B：上位机设计框图 38
附录C：程序 39
1 绪论
1.1 课题背景
随着社会的不断发展，对于物体厚度的测量不断地提高，在很多时候许多传统的测量办法已经不能够实现人们的需求，同时在很多的条件下需要本设计进行实时的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
测量，再利用老旧的测量办法已经不能够来完成测量的要求。在正常的测量中本设计主要需要的是物体的长、宽，高，这几个通用量值。这些测量在生产的过程中是最为普遍的测量方法，通常用来测量的器具是游标卡尺或者千分尺，这些工具在使用时都会和被测物有接触，可能说接触压力很小，但是对一些特别的被测物来说，在进行测量时不允许量具与工件接触，不然会在物体的表面残留压印或者划痕。有一些测量需要在特殊的环境下进行，在测量时没有办法与被测物进行接触 。因此需要一种新的测量方式来代替传统的接触式测量。在测量技术的不断进步和技术水平的不断提高下，非接触是的测量方法应运而生。最先出现的非接触式的测厚仪器运用了X射线技术，在这之后这一新型的测量方法迅速的发展起来 [4]。因为其强大的功能及其优点做到了很多传统测量无法完成的工作，使得他很快得到了认可。
当下的测量方法里通过采取波在介质中的传播，通过速度递减关系来进行测量的技术主要有激光测距、微波雷达测距、超声波测距这三大类型。由于前面的两种价格偏高，在一些领域中存在一些局限性，因此并没有得到广泛的推广使用。超声波测距因为其能进行非接触测量并且有着良好的精度，在价格方面也比较便宜，因此超声波测厚得到了广泛的应用[16]。
1.2 本课题的研究现状
超声波测厚有着诸多的优点譬如它安全可靠性能好检测时不存在损耗同时还有着很高的精确度，所以超声波检测在现在的很多行业被广泛的运用。
在美国的工业测厚历史中超声波很早就被应用，当时主要是运用超声波的共振特点，用这一方法虽然准确度还可以，但是对物体的光洁度要求较为严格，测量的范围较为狭窄，在这之后又出现了干涉法测厚仪和兰姆波测厚仪一系类的产品，在某些方面都存在一定的瑕疵所以没有被推广使用。
之后出现了脉冲法超声波测厚，这一测厚方法很快的成为主流，被广泛的应用到航空、制造、开采、冶炼、能源等方面。随着电子大规模集成化的快速进步，超声波测厚仪在大小、精度、多功能及低能耗这些方面都有着快速的进步，产品不断推陈出新，更新换代。美国一家公司推出的5230型，德国某公司突出的DM3型和日本三菱的F036型这一系列的测厚产品都有着较好的市场。
最近的几年，国内已经有很多家公司生产超声波测厚仪，比如说山东济宁超声电子仪器厂的SCH870型，上海华阳电子仪器厂的HCC16型等普通超声测厚仪。虽然在中国市面上国内厂商生产的测厚产品售量可观，但是这些产品与美国、日本等其他一些国家的产品相比弱势就非常的明显。
1.3 本设计的主要内容
超声波有着很好的指向性，并且在传播时损耗慢，能够在物体在传播远，所以在很多场合超声波被用作长度的测量，测厚仪和物位测量仪这些用超声波都能够完成。超声波测厚仪被用来对板材和零件进行测量，同时还能够对管道和压力容器进行监视，便于了解它们受腐蚀后的减薄程度。超声波检测迅速方便并且算法简单很容易做到时刻控制同时还能够达到较高的精度要求在工业中有着很高的实用性能。
现代的工业生产中，非接触式的测量方法被广泛的使用。因此根据这一发展趋势本设计采用超声波来进行测厚设计。采用超声波测厚是利用超声波有着很好的指向性，并且在传播时损耗慢，能够在物体中传播远，同时超声波反应迅速，操作方便，在计算方面也较为简单也易于控制，在测量的精度上也可以满足工业的需求。本设计以单片机作为下位机的核心控制部分，对超声波模块进行信号的发射与接收，将接收到的信号通过算法进行处理得到相应的厚度，然后通过串口传输将对应的数值发送到上位机进行显示和存储以此来实现测厚仪的基本功能[17]。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 本课题的研究现状 1
2.1 系统硬件设计方案 2
2.2 系统软件设计方案 3
3 硬件模块设计 4
3.1 硬件系统组成 4
3.2 微处理器模块设计 5
3.3 电源模块设计 6
3.4 时钟电路 7
3.5 复位电路 8
3.6 工作电路 9
3.7 温湿度采集模块设计 9
3.8 温湿度补偿设计 11
3.9 报警模块设计 11
3.10 显示模块 13
3.11 超声波模块设计 14
3.12 通信模块设计 15
4 软件系统程序设计 16
4.1 下位机程序设计 16
4.2 上位机LabVIEW程序设计 24
5 系统的调试 30
5.1 系统调试过程 30
5.2 调试中的问题 31
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
附录A:电路原理图 37
附录B：上位机设计框图 38
附录C：程序 39
1 绪论
1.1 课题背景
随着社会的不断发展，对于物体厚度的测量不断地提高，在很多时候许多传统的测量办法已经不能够实现人们的需求，同时在很多的条件下需要本设计进行实时的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
测量，再利用老旧的测量办法已经不能够来完成测量的要求。在正常的测量中本设计主要需要的是物体的长、宽，高，这几个通用量值。这些测量在生产的过程中是最为普遍的测量方法，通常用来测量的器具是游标卡尺或者千分尺，这些工具在使用时都会和被测物有接触，可能说接触压力很小，但是对一些特别的被测物来说，在进行测量时不允许量具与工件接触，不然会在物体的表面残留压印或者划痕。有一些测量需要在特殊的环境下进行，在测量时没有办法与被测物进行接触 。因此需要一种新的测量方式来代替传统的接触式测量。在测量技术的不断进步和技术水平的不断提高下，非接触是的测量方法应运而生。最先出现的非接触式的测厚仪器运用了X射线技术，在这之后这一新型的测量方法迅速的发展起来 [4]。因为其强大的功能及其优点做到了很多传统测量无法完成的工作，使得他很快得到了认可。
当下的测量方法里通过采取波在介质中的传播，通过速度递减关系来进行测量的技术主要有激光测距、微波雷达测距、超声波测距这三大类型。由于前面的两种价格偏高，在一些领域中存在一些局限性，因此并没有得到广泛的推广使用。超声波测距因为其能进行非接触测量并且有着良好的精度，在价格方面也比较便宜，因此超声波测厚得到了广泛的应用[16]。
1.2 本课题的研究现状
超声波测厚有着诸多的优点譬如它安全可靠性能好检测时不存在损耗同时还有着很高的精确度，所以超声波检测在现在的很多行业被广泛的运用。
在美国的工业测厚历史中超声波很早就被应用，当时主要是运用超声波的共振特点，用这一方法虽然准确度还可以，但是对物体的光洁度要求较为严格，测量的范围较为狭窄，在这之后又出现了干涉法测厚仪和兰姆波测厚仪一系类的产品，在某些方面都存在一定的瑕疵所以没有被推广使用。
之后出现了脉冲法超声波测厚，这一测厚方法很快的成为主流，被广泛的应用到航空、制造、开采、冶炼、能源等方面。随着电子大规模集成化的快速进步，超声波测厚仪在大小、精度、多功能及低能耗这些方面都有着快速的进步，产品不断推陈出新，更新换代。美国一家公司推出的5230型，德国某公司突出的DM3型和日本三菱的F036型这一系列的测厚产品都有着较好的市场。
最近的几年，国内已经有很多家公司生产超声波测厚仪，比如说山东济宁超声电子仪器厂的SCH870型，上海华阳电子仪器厂的HCC16型等普通超声测厚仪。虽然在中国市面上国内厂商生产的测厚产品售量可观，但是这些产品与美国、日本等其他一些国家的产品相比弱势就非常的明显。
1.3 本设计的主要内容
超声波有着很好的指向性，并且在传播时损耗慢，能够在物体在传播远，所以在很多场合超声波被用作长度的测量，测厚仪和物位测量仪这些用超声波都能够完成。超声波测厚仪被用来对板材和零件进行测量，同时还能够对管道和压力容器进行监视，便于了解它们受腐蚀后的减薄程度。超声波检测迅速方便并且算法简单很容易做到时刻控制同时还能够达到较高的精度要求在工业中有着很高的实用性能。
现代的工业生产中，非接触式的测量方法被广泛的使用。因此根据这一发展趋势本设计采用超声波来进行测厚设计。采用超声波测厚是利用超声波有着很好的指向性，并且在传播时损耗慢，能够在物体中传播远，同时超声波反应迅速，操作方便，在计算方面也较为简单也易于控制，在测量的精度上也可以满足工业的需求。本设计以单片机作为下位机的核心控制部分，对超声波模块进行信号的发射与接收，将接收到的信号通过算法进行处理得到相应的厚度，然后通过串口传输将对应的数值发送到上位机进行显示和存储以此来实现测厚仪的基本功能[17]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1691.html
