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基于温度-频率(T-F)变换的测量系统

基于温度-频率(T-F)变换的测量系统

点击数:7873 次   录入时间:03-04 11:52:58   整理:http://www.55dianzi.com   传感-检测-采集技术

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    主程序主要完成初始化各系统变量,与上位机通信决定系统硬件的工作方式,处理其他系统事务和各种异常。硬件初始化程序主要完成设置PIC18F6722各I/O口的工作方式,设置8253各寄存器的值。硬件检测程序主要测试通信电路的收发功能是否正常,存储电路的读写功能是否正常,振荡电路是否能正常工作以及热敏电阻阵列与MOS管开关阵列与振荡电路的连接是否正常。

    在8253的OUT0引脚下降沿触发PIC18F6722的RB0引脚上的外部中断时,执行测温中断服务程序,在程序中关断上一测点对应的MOS管,读取8253中计数通道1、2的计数值,打开下一测点对应的MOS管,用计数通道1的值计算漂移系数校正系统漂移,再将计数器2的计数值转化为测点温度。

    4 系统标定与应用

    利用图2中电容CT的充放电时间常数可以计算测点温度与TLC555输出频率的对应关系,但在实际应用中由于各器件的制造误差,很难直接由对应关系计算测点温度。系统的直接测得量是8253的计数值,校正系统漂移后只有一个量(△N2*/N0),通过初始标定获得温度测量范围内每隔0.2K对应的(△N2*/N0),将其顺序保存在FLASH存储器SST25VF016中。在测量时,PIC18F6722按照线性插值方法将8253的计数值转化为测点温度。因为测量系统包含系统漂移校正机制,故系统标定过程只需执行一次便可保证长期稳定的测量精度。

    具体应用中使用PIC18F6722的空闲I/O口实现了12x12阵列共144个热敏电阻的多点测量。TLC555在温度为298K时的振荡频率约为2 kHz,经过系统标定后,在280~320 K的范围内测量精度优于0.05 K,单点测量时间约为7 ms,全场测量时间约为1 s,满足了流体实验中对多点温度高精度快速测量的需要。该测量系统已成功应用于水平温差对流的实验研究中。

    5 结束语

    本系统实现了流体介质内多点精确快速测温的功能,测点数目增多时系统的复杂度基本不变。硬件电路将测点温度变化转化为TLC555输出频率的变化,并用8253计数器进行精确计数,单片机控制器只需读写8253寄存器即可计算测点温度,简化了软件设计,方便系统的维护升级,单片机控制器改变8253的计数初值,不改动硬件即可在测量速度和准确度间灵活选择。系统实现了漂移校正功能,省去了繁琐的多次标定过程,能够在不同的使用环境中长期稳定的测量。



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