video bong da24h

  • Sự đóng góp
  • Thời gian cập nhật 09/10/2021
  • 3 readings
  • Rating 0
  • great
  • Step on

Giới thiệu về video bong da24h

xem video bong da

Tóm tắt: Cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh là một cảm biến nhiệt độ bán kỹ thuật số có độ chính xác cao có đầu ra là tín hiệu tần số. Nó sử dụng một bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh như một phần tử nhiệt và biến đổi sự thay đổi nhiệt độ bên ngoài thành sự thay đổi tần số cộng hưởng của bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh. Để kiểm tra các đặc tính của cảm biến, một hệ thống kiểm tra đặc tính dựa trên LabVIEW đã được phát triển để tạo nền tảng cho việc tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất của cảm biến. Kết quả thực nghiệm cho thấy trong khoảng nhiệt độ từ 0 ℃ đến 100 ℃, độ nhạy của cảm biến là 2979Hz / ℃, độ trễ là 0023%, sai số phi tuyến tính là 0019% và độ phân giải là 005 ℃. Cảm biến có ưu điểm là kích thước nhỏ, độ nhạy cao, ổn định tốt, v.v ...; dữ liệu hệ thống thử nghiệm của nó chính xác và đáng tin cậy, và hiệu suất của nó ổn định, cung cấp giải pháp khả thi cho các đặc tính của cảm biến.


Từ khóa: Âm thoa thạch anh; cảm biến nhiệt độ; LabVIEW; hệ thống thử nghiệm


DOI: 1015938 / jjhust201702009


Số phân loại thư viện Trung Quốc: TP2129


Mã đánh dấu tài liệu: A


ID bài viết: 1007-2683 (2017) 02-0044-06


0 Lời nói đầu


Cảm biến nhiệt độ là một trong những loại cảm biến được sử dụng phổ biến nhất, chiếm hơn 40% tổng nhu cầu thị trường cảm biến. Nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất khác nhau, chẳng hạn như kỹ thuật quốc phòng, công nghệ vũ trụ, luyện kim, điện tử, thực phẩm, y học và dầu khí Ngành công nghiệp hóa chất[1].


Cảm biến nhiệt độ chuyển đổi các đại lượng vật lý không điện thành đại lượng điện, từ đó thực hiện phép đo nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ công nghiệp truyền thống có thể được chia thành điện trở bạch kim và cặp nhiệt điện theo đặc tính của vật liệu và linh kiện điện tử. Cảm biến trước đây có độ chính xác và độ ổn định khi đo nhiệt độ tốt, nhưng điện năng tiêu thụ lớn và nó cần phải đi qua bộ chuyển đổi A / D và một bộ vi xử lý. Kết nối sẽ làm mất độ chính xác của phép đo; bộ vi xử lý sau yêu cầu nguồn tham chiếu nhiệt độ không đổi, có độ nhạy thấp và độ phi tuyến cao.Cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh nhận ra việc phát hiện nhiệt độ thông qua đặc tính tần số và nhiệt độ của tinh thể thạch anh và đầu ra là tín hiệu tần số. Nó có độ nhạy cao, khả năng chống nhiễu mạnh, độ chính xác đo cao và có thể được kết nối trực tiếp với bộ vi xử lý không có chuyển đổi A / D. Và các ưu điểm khác, đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực đo nhiệt độ chính xác[2-4].


Để đạt được kiểm tra chính xác các đặc tính của cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh, cần phải phát triển một hệ thống kiểm tra có hiệu suất ổn định và khả năng hoạt động mạnh mẽ. Hiện tại, hệ thống kiểm tra đặc tính cho cảm biến trên thị trường được hỗ trợ bởi các thiết bị như máy hiện sóng, máy đo tần số và bể nhiệt độ không đổi, nhưng kết quả kiểm tra không thể hiển thị trực quan và cần phải tính toán thêm để hoàn thành phân tích cảm biến đặc trưng.Hệ thống kiểm tra đặc tính cảm biến dựa trên LabVIEW (LaboratoryVirtualInticmentEngineeringWorkbench) cung cấp một giải pháp mới cho ngành công nghiệp và học viện để kiểm tra các đặc tính của cảm biến. đường cong đặc tính, phương trình phù hợp, độ nhạy, v.v.), kết quả thử nghiệm trực quan hơn và hoạt động đơn giản và thuận tiện hơn[5].


Phần mềm LabVIEW là một môi trường tích hợp công cụ ảo được sử dụng rộng rãi hơn do National Instruments tạo ra và nó sử dụng ngôn ngữ lập trình đồ họa mạnh mẽ-ngôn ngữ G (Graphics). LabVIEW khác với các phần mềm lập trình khác. Đây là một môi trường lập trình được thiết kế đặc biệt cho các nhà khoa học và kỹ sư. trợ lý, công cụ, v.v., có ưu điểm là đơn giản và dễ học, hiệu quả phát triển cao, giao diện thân thiện, phát triển thứ cấp thuận tiện, khả năng hoạt động mạnh mẽ, hiệu ứng trực quan, tính di động cao, v.v., vì vậy nó được ngành công nghiệp và học viện chấp nhận, và được sử dụng rộng rãi trong thu thập dữ liệu, giám sát quá trình, điều khiển dụng cụ, phát hiện tự động, phân tích tín hiệu kỹ thuật số và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, v.v.[6-11].


Dựa trên phân tích lý thuyết của cảm biến, bài báo này phát triển một hệ thống thử nghiệm dựa trên LabVIEW, thực hiện phép đo thời gian thực, chính xác và nhanh chóng về nhiệt độ, đặc tính tần số và đặc tính tĩnh của cảm biến, đồng thời đặt nền tảng để tiếp tục tối ưu hóa hiệu suất của cảm biến.


2 Cảm biến nhiệt độ cộng hưởng âm thoa thạch anh


21 nguyên lý hoạt động của cảm biến


Cảm biến nhiệt độ tinh thể thạch anh là một cảm biến nhiệt độ gần như kỹ thuật số. Nó sử dụng thiết bị cộng hưởng âm thoa thạch anh làm phần tử nhiệt. Nó nhạy cảm với nhiệt độ bên ngoài thông qua một cấu trúc cơ học cụ thể và chuyển đổi sự thay đổi của nhiệt độ bên ngoài thành cơ biến dạng của bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh, được chuyển đổi thêm thành tần số cộng hưởng. Sự thay đổi tần số được sử dụng để nhận ra việc phát hiện các đại lượng vật lý khác nhau trong môi trường bên ngoài. Nghĩa là, khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi, tần số cộng hưởng của Bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh sẽ thay đổi Theo phép đo của sự thay đổi tần số, tần số tương ứng và Việc chuyển đổi nhiệt độ có thể nhận ra phép đo nhiệt độ[12-14]. So với cảm biến nhiệt độ tinh thể thạch anh thay đổi độ dày, cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh có ưu điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, độ tin cậy cao và ổn định tốt. Do đó, bài báo này sử dụng bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh làm phần tử nhạy cảm của cảm biến.


22 chế độ cắt và rung


Là phần tử nhạy cảm, bộ cộng hưởng âm thoa đá hoạt động ở chế độ rung uốn và sử dụng kiểu cắt tinh thể thạch anh góc cắt kép nhạy cảm với nhiệt. Tinh thể thạch anh có tính dị hướng. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế góc cắt của tinh thể thạch anh, tần số cộng hưởng của tinh thể thạch anh có thể nhạy với tín hiệu nhiệt độ và có thể cải thiện độ nhạy của cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh. Cảm biến sử dụng kiểu cắt nhiệt, kiểu cắt XYθΦ góc kép, trong đó θ là góc quay của tinh thể thạch anh quanh trục X và Φ là góc quay của tinh thể thạch anh quanh trục Y, như được hiển thị trong Hình 1.


Để làm cho bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh hoạt động ở chế độ cộng hưởng uốn, có thể thực hiện được bằng cách thiết lập hợp lý các thông số cấu trúc của tinh thể thạch anh và điện cực dẫn động[15-16]. Khi đặt điện áp kích thích xoay chiều, âm thoa thạch anh làm việc ở chế độ dao động uốn. Sử dụng cách thiết lập điện cực trong Hình 2, vùng màu đỏ và vùng màu xanh lam được sử dụng để biểu thị biến dạng kéo và biến dạng co của tay âm thoa thạch anh. Việc kéo và nhấn như vậy sẽ làm cho tay âm thoa thạch anh bị uốn cong, như hình minh họa trong Hình 3.


23 Tần số cộng hưởng của bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh


Tinh thể thạch anh có tính dị hướng và tần số dao động của bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh phụ thuộc vào góc Φ. Dao động uốn của tinh thể thạch anh được đơn giản hóa là dao động uốn của chùm công xôn áp điện, như được thể hiện trong Hình 4.


Chiều dài của công xôn áp điện dọc theo trục Y. Khi âm thoa thạch anh tạo ra dao động uốn theo phương chiều rộng thì đó là sự kết hợp giữa lực căng và lực nén. Trong dao động uốn, có một đoạn giữa không bị kéo giãn và cũng không. nén. mì. Dao động uốn của tinh thể thạch anh được đơn giản hóa như dao động uốn của chùm công xôn áp điện, phương trình vi phân của dao động uốn được thiết lập và tần số cộng hưởng được giải.Đối với một dầm đúc hẫng áp điện hình chữ nhật có chiều dài l, chiều rộng w và chiều dày h, không xét đến ảnh hưởng của biến dạng cắt và mômen quán tính đến dao động uốn của dầm, phương trình vi phân dao động là


Cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh được đóng gói bao gồm bộ cộng hưởng âm thoa thạch anh, các điện cực và vỏ.Nối điện cực của âm thoa thạch anh với dây bạc của điện cực chì bằng cách hàn laze, và bơm khí trơ 90Pa vào, cuối cùng bọc nó trong một vỏ nhôm kim loại có kích thước Φ3mm × 8mm. Sơ đồ cấu tạo được thể hiện trong Hình 6.[20].


3 hệ thống kiểm tra cảm biến


31 Xây dựng hệ thống kiểm tra


Để kiểm tra các đặc tính của cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh, bài báo này xây dựng một hệ thống kiểm tra cảm biến dựa trên LabVIEW. Hệ thống thử nghiệm bao gồm một máy tính, mạch điều hòa tín hiệu, mô-đun thu nhận tần số, bể nhiệt độ không đổi, máy hiện sóng, máy đo tần số, v.v. Đầu tiên, cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh chuyển tín hiệu nhiệt độ đo được thành tín hiệu tần số thông qua mạch điều hòa tín hiệu, sau đó gửi tín hiệu tần số đến máy tính thông qua thẻ thu thập dữ liệu, cuối cùng phân tích và nghiên cứu dữ liệu thông qua hệ thống kiểm tra cảm biến được viết bởi phần mềm LabVIEW. Để kiểm tra độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống, máy hiện sóng và máy đo tần số được sử dụng để đo tín hiệu tần số đầu ra đồng thời, kết quả đo được so sánh với kết quả kiểm tra của máy tính chủ để phân tích độ chính xác. của hệ thống thử nghiệm. Cấu trúc hệ thống thử nghiệm bê tông được thể hiện như trong Hình 7.


Thiết kế phần mềm 32LabVIEW


Văn bản này sử dụng chế độ cổng nối tiếp USB để kết nối thẻ thu thập dữ liệu với máy tính phía trên và đọc dữ liệu cổng nối tiếp thông qua chức năng thư viện VISA trong thư viện chức năng phần mềm LabVIEW. Khi đọc dữ liệu cổng nối tiếp, trước tiên hãy chọn cổng nối tiếp tương ứng, đặt các tham số (tốc độ truyền, bit dữ liệu, bit chẵn lẻ, v.v.), sau đó đánh giá xem có dữ liệu được ghi vào cổng nối tiếp hay không và so sánh dữ liệu thu được thông qua số bảng chức năng giá trị và so sánh Thực hiện các phép tính tương ứng, và biểu đồ luồng dữ liệu cụ thể để đọc cổng nối tiếp được thể hiện trong Hình 8 (a).


Lập trình phần mềm LabVIEW áp dụng lập trình mô-đun Các subVI (SubVI) tương tự như các chức năng trong ngôn ngữ lập trình văn bản, mỗi subVI có thể đạt được các mục tiêu khác nhau Sử dụng subVIs có thể phân rã các chương trình phức tạp thành các chương trình nhỏ đơn giản để giải quyết vấn đề. Hệ thống kiểm tra dựa trên LabVIEW sử dụng subVIs để thực hiện các chức năng thu thập dữ liệu, tính toán, phân tích, lưu trữ, in ấn, v.v., sau đó thiết kế một giao diện tương tác giữa người và máy tính dễ vận hành, có cấu trúc đẹp mắt để hiển thị kết quả kiểm tra và nhận ra sự kiểm soát của thiết bị hệ thống thử nghiệm. Biểu đồ luồng phần mềm cụ thể được thể hiện trong Hình 8 (b).


Lập trình LabVIEW khác với thiết kế ngôn ngữ văn bản truyền thống, nó sử dụng ngôn ngữ lập trình đồ họa để lập trình. Hệ thống kiểm tra này đầu tiên sử dụng chức năng VISA để đọc dữ liệu cổng nối tiếp, đọc dữ liệu tần số được gửi bởi thẻ thu thập dữ liệu đến máy tính thông qua cổng nối tiếp, sau đó thực hiện phân tích và xử lý dữ liệu thông qua lập trình phần mềm. Để làm cho kết quả thử nghiệm chính xác hơn, tín hiệu tần số có thể được đo nhiều lần để loại bỏ nhiễu với sai số lớn, sau đó kết quả đo được lấy trung bình để phân tích thêm, chẳng hạn như lưu trữ dữ liệu, tính toán, in ấn và hiển thị đồ họa. Một phần của sơ đồ khối chương trình của hệ thống thử nghiệm được thể hiện trong Hình 9.


4 Kết quả thử nghiệm và phân tích


Điều chỉnh nhiệt độ của bể nhiệt độ không đổi, đặt 20 điểm đo tần số từ 0 ℃ đến 100 ℃, thu thập dữ liệu sau mỗi 5 ℃, sau khi nhiệt độ không đổi trong 20 phút, thu thập dữ liệu sau mỗi 10 giây, thu thập tổng cộng 20 nhóm, lấy giá trị trung bình giá trị được sử dụng làm dữ liệu tần số của điểm tần số được đo. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Hình 10. Khi nhiệt độ từ 0 ° C đến 100 ° C, tần số cộng hưởng giảm từ 37086kHz xuống 36773kHz và đầu ra toàn dải là 313Hz. Khi nhiệt độ tăng, tần số cộng hưởng của cảm biến nhiệt độ cộng hưởng của âm thoa thạch anh giảm, tức là nó có đặc tính nhiệt độ âm, và hệ số nhiệt độ là -2979Hz / ℃, tức là độ nhạy của cảm biến là 2979Hz / ℃ .


Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ số tương quan của sự phù hợp tuyến tính của dữ liệu trong dải nhiệt độ là 09999 và sự dịch chuyển của tần số cộng hưởng của cảm biến có mối tương quan chặt chẽ với nhiệt độ. Sau lần lắp thứ nhất, độ lệch lớn nhất là 006Hz và sai số phi tuyến là 0019%, cho thấy rằng cảm biến nhiệt độ cộng hưởng âm thoa thạch anh có độ tuyến tính tốt.


Để phân tích độ trễ của cảm biến, dữ liệu của quá trình làm nóng và quá trình làm mát của cảm biến được thu thập tương ứng. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Hình 11. Độ lệch lớn nhất của tần số đầu ra giữa quá trình gia nhiệt và quá trình làm lạnh là 0,719 Hz, cho thấy độ trễ của cảm biến là 0023%.


Để kiểm tra độ ổn định của cảm biến, nhiệt độ của bể nhiệt độ không đổi được đặt thành 25 ° C và thử nghiệm được thực hiện cách ngày và đọc dữ liệu của 60 điểm lấy mẫu. Kết quả thử nghiệm cụ thể được thể hiện trong Hình 12. Kết quả thử nghiệm cho thấy tần số tham chiếu của cảm biến là 37008Hz, và hệ số bậc nhất của phương trình phù hợp tuyến tính của độ lệch tần là 00002, và hệ số bậc nhất càng nhỏ thì độ ổn định càng tốt, chứng tỏ cảm biến có độ ổn định tốt. .


Trong thời gian thử nghiệm 60d, hiện tượng lão hóa của cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh liên quan trực tiếp đến thời gian và phương trình phù hợp ổn định của cảm biến nhiệt độ cộng hưởng âm thoa thạch anh cung cấp cơ sở cho việc hiệu chỉnh kết quả đo thực tế của cảm biến.


Để phân tích sâu hơn các đặc tính của cảm biến, khớp nối bậc một và khớp nối bậc hai được thực hiện tương ứng trên dữ liệu được lấy mẫu và đường cong sai số sau khi lắp được thể hiện trong Hình 12. Độ lệch tối đa của cảm biến sau khi lắp bậc một là 006Hz, độ lệch chuẩn là 0162Hz và độ phân giải giới hạn là 005 ℃; sau khi lắp bậc hai, độ lệch tối đa là 0026Hz, độ lệch chuẩn là 0077Hz và độ phân giải giới hạn là 0025 ℃. Kết quả được hiển thị trong Bảng 1. Hiển thị. Qua kết quả thử nghiệm có thể thấy rằng hệ thống bậc hai có sai số nhỏ hơn và độ chính xác cao hơn hệ thống bậc một sau khi lắp, đồng thời gần với mô hình thực tế của cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh.


5. Kết luận


Bài báo này đề xuất cảm biến nhiệt độ âm thoa bằng thạch anh với tinh thể thạch anh góc cắt kép có đầu ra là tín hiệu tần số, chủ yếu hoàn thành bốn khía cạnh sau:


1) Phân tích nguyên lý hoạt động của cảm biến, chế độ rung và mối quan hệ giữa tần số cộng hưởng và nhiệt độ. Một hệ thống kiểm tra cảm biến dựa trên LabVIEW đã được xây dựng và việc kiểm tra các đặc tính nhiệt độ và tần số của cảm biến đã được hoàn thành.


2) Kết quả thử nghiệm: Cảm biến nhiệt độ âm thoa thạch anh có độ nhạy 2979Hz / ℃, độ trễ là 0023%, sai số phi tuyến tính là 0019% và độ phân giải 005 ℃ trong phạm vi nhiệt độ từ 0 ℃ đến 100 ℃ .


3) Đồng thời, phương pháp lắp bậc 2. Kết quả thử nghiệm cho thấy sai số của hệ thống sau khi lắp bậc 2 nhỏ hơn, độ nhạy cao hơn và gần với mô hình thực tế hơn.


4) Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống thử nghiệm có hiệu suất ổn định, dữ liệu chính xác và đáng tin cậy, đồng thời có thể đo lường nhanh chóng và khoa học các đặc tính của cảm biến.


Tác giả: Xu Jun



Chúc các bạn đọc tin video bong da24h vui vẻ!

Original text