爆炸现场温度动态测试的方案设计

2013-11-21 10:52:14来源: 互联网

测量系统就是通过传感器把被测信号转换成电信号,从而测量出被测量。温度测量系统就是通过温度传感器把温度信号转换成模拟电信号,为了方便直观,再把电信号用显示器显示出来的系统。随着社会的进步、科技的发展以及工业生产的需要,人们对温度的测量和控制越来越重视,对温度测量产品的测量精度要求也越来越高。对温度的准确采集及合理调控,将会对那些对温度测试要求较高的工作环境起到至关重要的作用。通常温度测量系统是以温度传感器为核心的测温系统,随着科学技术的进步,温度测量系统的设计也越来越向集成化、智能化方向发展。本文是基于CPLD和钨铼热电偶温度传感器的爆炸现场温度动态测试的方案设计。

  在爆炸现场温度动态测试中,我们用到的技术叫存储测试技术。所谓存储测试技术,是指在对被测对象无影响或影响在允许范围的条件下,在被测体内置入微型存储测试仪器,现场实时完成信息快速采集与存储,事后回收记录仪,由计算机处理和再现被测信息的一种动态测试技术。

  爆炸现场温度动态测试总体设计

  本次设计的温度测试系统,主要是利用CPLD来实现。温度传感器将外界温度信号转换为微弱的电压信号,通过模拟电路部分将输入信号进行放大和滤波,再经过A/D转化电路把模拟信号转换为数字信号,然后经过FIFO存入存储器,计算机通过接口电路对数据进行读取。其中,A/D转换器、FIFO、存储器和电源管理模块都是由CPLD控制。

  主控芯片CPLD的选择

  在本次设计中使用Xilinx公司生产的XCR3128作为温度测试系统的主控CPLD芯片。XCR3128有100个引脚,其中有76个I/O引脚,4个信号接口,4个全局时钟,7个VCC,8个GND,1个PORT_EN;共包含128个宏单元,VCC为3.6V,电流限制为200mA。XCR3128封装小,功耗低,充分满足了实际需要。在本次设计中,控制部分主要由CPLD控制电路时序和工作模式的产生。主要功能有:

  1)电源管理及控制模块:该模块主要实现测试系统的电源管理及全局时钟控制,从而达到降低功耗和控制各信号初态的目的。

  2)时钟分频模块:该模块主要实现对从晶体振荡器输出到CPLD的时钟进行分频,从而得到A/D转换器、存储器和FIFO需要的时序。

  3)编程触发比较模块:该模块主要实现触发温度数字电平的编程,通过移位寄存器实现;数字比较部分是把A/D转换结果和所编温度数字电平值比较判断触发与否。

  4)FIFO及存储器地址模块:该模块主要实现生成FIFO和存储器需要的地址,FIFO和存储器的数据读写。

  5)A/D时序产生模块:该模块主要实现A/D转换器的CONVST/和读信号的时序生成。

  6)读数模块:该模块主要实现读数接口的逻辑连接控制,接收计算机发送的脉冲信号,以完成数据传输的目的。

  温度传感器

  本次使用的是美国NANMAC公司的E12钨铼侵蚀热电偶。因为在爆炸场等高温、高压、高冲击的恶劣环境下,采集瞬时温度的动态变化对温度传感器要求很高。而该热电偶瞬态温度响应时间仅为几百微妙,温度范围高达2315℃,耐压程度高达69MPa,完全能够满足爆炸场温度测试的需要。为了使E12钨铼热电偶冷端温度固定在0℃,本次设计采用了补偿电桥法补偿冷端的温度变化。

  热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,是由两种不同成分的导体两端接合成回路时,当两接合点 热电偶温度不同时,就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时,显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。

  侵蚀型热电偶能测量前所未有的温度数据。因为该热电偶结置于探头端面上。它可以加工成任何形状。在测量过程中会受侵蚀或磨损,但它会在受侵蚀的情况下自动更新其热电偶结。此外,它的响应时间达到微秒级,可测量内壁表面或室内的两种不同的温度:一种是表面温度(热接地热电偶),另一种是内壁表面接合面温度或气体温度(非热接地热电偶)。

关键字:爆炸现场  温度  动态测试

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1121/article_20990.html
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