南阳师范学院：《智能仪器》课程教学资源（PPT课件）第八章 智能仪器设计实例（2/2）固体密度测试仪的研制、基于DSP处理器的地下管道漏水检测仪设计

第八章智能仪器设计实例 实例1：固体密度测试仪的研制 实例2：基于DSP处理器的地下管道 漏水检测仪设计

第八章 智能仪器设计实例 实例1：固体密度测试仪的研制 实例2：基于DSP处理器的地下管道 漏水检测仪设计

实例1：固体密度测试仪的研制 三种固体密度测试法 天平法、机械法、电子自动法。 测量原理 硬件电路设计 软件设计 测试结果分析

实例1：固体密度测试仪的研制 ➢测量原理 ➢硬件电路设计 ➢软件设计 ➢测试结果分析 三种固体密度测试法 : 天平法、机械法、电子自动法

电子自动法测量原理 电子自动法是一种基于阿基米德浮力定 律实现对固体的密度测试的方法。 ● 物理学中密度的定义为物体单位体积的 质量。 ● 在测量密度时，首先被测量固体标本在 空气中的重量，再将固体标本浸没在装 有水的容器中，测量固体受水浮力后的 重量，根据阿基米德浮力定律可求出固 体的体积，计算密度值

一、电子自动法测量原理 ⚫ 电子自动法是一种基于阿基米德浮力定 律实现对固体的密度测试的方法。 ⚫ 物理学中密度的定义为物体单位体积的 质量。 ⚫ 在测量密度时，首先被测量固体标本在 空气中的重量，再将固体标本浸没在装 有水的容器中，测量固体受水浮力后的 重量，根据阿基米德浮力定律可求出固 体的体积，计算密度值

设固体标本的质量为M、体积为V,测量密 度为o,有：g=M/V 固体标本在空气中的重量为：P,=M*g 在水中的重量为：P2(MMo)g, 则浸没在水中前后的重量差为：P-P2M*g, M,表示与固体标本同体积的水的质量。根据阿 基米德浮力定律，不规则固体的体积为： Mo P-P

V M g M P P V • − = = 0 1 2 0 0   设固体标本的质量为M、体积为V，测量密 度为σ，有：σ=M/V 固体标本在空气中的重量为：P1 =M*g 在水中的重量为：P2 =（M-M0）g， 则浸没在水中前后的重量差为：P1 -P2 =M0 *g， M0表示与固体标本同体积的水的质量。根据阿 基米德浮力定律，不规则固体的体积为： g M P P V • − = = 0 1 2 0 0  

则不规则固体的密度为： (P-P)/(o●g) P-P 式中go为水的密度，因为o。1g/cm,于是所 测固体的密度为： P-P 可见，只要分别求出不规则固体在空气中的重 量P,和该固体在水中的重量P2, 根据上式即可得 到被测固体的密度值

则不规则固体的密度为： 1 2 1 P P P −  = 1 2 1 0 1 2 0 1 ( )/ ( ) / P P P P P g P g − = − • =    式中σ0为水的密度，因为σ0 =1g/cm3 ，于是所 测固体的密度为： 可见，只要分别求出不规则固体在空气中的重 量P1和该固体在水中的重量P2，根据上式即可得 到被测固体的密度值

问题： 被测固体的密度小于1能测量吗？ 如果样品吸水如何处理？

问题： 被测固体的密度小于1能测量吗？ 如果样品吸水如何处理？

二、 硬件电路设计 打印机 称重 传感器 放大器 AD 单片机系统 示器 健盘 密度仪组成框图

二、硬件电路设计 密度仪组成框图

1、传感器设计 R凸R 4十凸4 金 R汁凸R: 4-凸R Tal 应变片压阻电桥

1、传感器设计 应变片压阻电桥

若R1=R3=R2=R4FR;△R=△R2=△R3=△R4F△R 则UO1=E△R/R=KP 式中：K一重力到电压的转换系数； P一电阻传感器所受到的重力； Uo1一传感器桥路输出电压； E一电桥电源电压。 对应0-450克的重量范围， 本传感器的输出电压0-10mv

若R1 =R3 =R2 =R4=R；ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR 则 U01 = EΔR/R = KP 式中：K—重力到电压的转换系数； P—电阻传感器所受到的重力； U01—传感器桥路输出电压； E—电桥电源电压。 对应0-450克的重量范围， 本传感器的输出电压0-10mv

2,信号放大电路 由于传感器输出信号较弱，为了进行有效放 大，提高抗干扰能力，信号放大电路中采用 了仪用放大器AD620。 0 Uo? 图8.23微病倍号放大电路

2．信号放大电路 由于传感器输出信号较弱，为了进行有效放 大，提高抗干扰能力，信号放大电路中采用 了仪用放大器AD620