實驗內(nèi)容與任務(wù)：
根據(jù)所學知識，設(shè)計一套基于單片機控制的智能超聲波測厚系統(tǒng)?；疽?/span>求為：
（1）產(chǎn)生振動頻率為 20 kHz 的超聲波脈沖。
（2）通過產(chǎn)生階梯波和小斜波，獲得步進系統(tǒng)的取樣信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換成界面波和底波的數(shù)字量，并存貯于存儲器中。
（3）當被測厚度小于 100 mm 時，要求測厚系統(tǒng)的測量精度為 0.01 mm，步進時間為 1.2 µs。
在上述基礎(chǔ)上，進行深層次的開發(fā)。要求如下：
（1）當被測厚度大于 100 mm 時，要求通過“擴展延遲”，保證覆蓋整個測量范圍，從而實現(xiàn)寬范圍的高精度測量。
（2）實現(xiàn)自動測厚、測速的功能。
超聲波測厚原理
當振動頻率為 20 kHz 以上的超聲波在均勻介質(zhì)中傳播時，其傳播速度不變且基本沿直線傳播。但當它通過一種介質(zhì)和另一種介質(zhì)分界面時，部分超聲波將反射會形成回波。超聲波測厚就是根據(jù)超聲波進入被測介質(zhì)和退出被測介質(zhì)時所產(chǎn)生回波之間的時間間隔來測算被測介質(zhì)的厚度。
考核要求與方法
本實驗考核的節(jié)點、時間、標準及考核方法。
（1）基本要求。設(shè)計與總結(jié)報告：方案設(shè)計與論證，操作過程，電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，結(jié)果分析。時間 2 h，得分 10 分。
發(fā)射端：① 產(chǎn)生振動頻率為 20 kHz 的超聲波脈沖是否達到所規(guī)定的技術(shù)指標；② 階梯波和小斜波的產(chǎn)生，獲得步進系統(tǒng)的取樣信號，考察是否達到所規(guī)定的技術(shù)指標；③ 單片機的控制是否達到規(guī)定的技術(shù)參數(shù)指標。時間 16 h，得分 35 分。接收端：① A/D 數(shù)據(jù)是否達到規(guī)定的技術(shù)參數(shù)指標；② 設(shè)計存貯電路和顯示電路，是否達到所規(guī)定的技術(shù)指標；③ 數(shù)字濾波能否削弱漂移因素的影響。時間 16 h，得分 35 分。
（2）創(chuàng)新設(shè)計。①“擴展延遲”電路，能否保證覆蓋整個測量范圍，從而實現(xiàn)寬范圍的高精度測量；② 所設(shè)計的測厚系統(tǒng)能否實現(xiàn)自動測厚、測速的功能。時間 6 h，得分 15 分。
（3）討論與交流。① 單片機在本系統(tǒng)中的作用；② 比較分析如何保證測厚系統(tǒng)覆蓋整個測量范圍，如何實現(xiàn)寬范圍的高精度測量。時間 1 h，得分 5 分。
結(jié)語
該實驗項目的主導(dǎo)思想是在教師指導(dǎo)下提倡學生自主設(shè)計與自主實驗，通過該實驗可提高學生的設(shè)計與研究興趣，全面培養(yǎng)學生設(shè)計單片機應(yīng)用控制系統(tǒng)的能力[1-10]，加強他們的實踐及獨立動手技能，并使學生的創(chuàng)新能力得到不斷增強。實驗涉及超聲波測厚、數(shù)據(jù)處理、微機原理、數(shù)字電路、模擬電子線路、單片機系統(tǒng)設(shè)計等多門學科，極大地提高了學生的實踐動手技能。
掃一掃進入手機官網(wǎng)
掃一掃關(guān)注我們
