金刚石测试系统.ppt

基于80C31单晶复合片破碎能测定仪的设计吉林大学工程技术研究所单晶复合片破碎能测定仪实物图—机箱部分单晶复合片破碎能测定仪实物图—撞锤部分1破碎能测定机理1.1单晶破碎能测试。 用撞锤对单晶粒施一冲力，单晶在力的作用下破裂，其受力曲线如图1所示，则称撞锤施加给单晶粒使单晶粒破碎的那部分能量为单晶的破碎能，其计算公式为： 1.2复合片破碎能测试。 2硬件组成和工作原理1单片机及资源扩展部分2机械控制部分3信号采集和处理电路4上升沿检测电路5键盘、显示器及微型打印机部分2.2机械控制部分 机械撞锤如图2所示，撞锤是一个用不锈钢做成的尖顶圆柱。它被放入一绕制线圈内，线圈通入电流，则撞锤被吸起；给线圈断开电流，则撞锤落下，击中下面的单晶粒。单晶粒被放置在一压电传感器上，合理地调整撞锤被吸起时的高度，可使单晶粒在力的作用下刚好破碎。传感器受力产生相应的电压信号。2.3信号采集和处理电路 撞锤受控落下后，在压电传感器中产生一脉冲电压信号，此信号经反相放大和电平调整电路后送往A/D转换器，如图3中所示。信号被反相放大，然后进行电平转换，由传感器输送出来的信号在-5v-+5v之间，经电平转换后在0-5v内变化。2.4上升沿检测电路 由于撞锤的高度是视不同类型的单晶粒而设定的，故从发出放锤命令到锤子砸中晶粒的时间是不定的，从而信号采集起始时刻是变化的。测试中为了准确地采集到脉冲上升沿波形，须进行上升沿判定。 2.5键盘、显示器及微型打印机部分 系统中使用了3X6的键盘，用于输入数字和发出控制命令。显示器采用8位数码管用于显示仪器状态和计算结果。键盘输入和数码管显示是通过8279实现的。微型打印机的型号是SPA16HP，用于打印处理结果和单晶受力曲线。单晶复合片破碎能测定仪----面板实物图3软件设计3.1单晶破碎能测定3.2复合片破碎能测试3.1单晶破碎能测定一性能参数和工作步骤Ⅰ系统设计工作参数可选（单晶测定）采样周期：10us/20us;采样长度：2k/4k(Bytes);积分系数：0.1-99.9 实际中采到的波形如图5所示，主峰过去之后有振荡波形（撞锤在制动过程中多次反弹造成的），这些信号是无用的，应去掉。只取主峰部分，进行积分。 在程序中，积分按下式计算： 三流程图3.2复合片破碎能测试一复合片的测定步骤1选择复合片测试2输入编号3放置复合片4按下落锤键，进行测定5打印测定结果二流程图4测量中应注意的问题 由于本仪器是以传感器的转换为基础而工作的，传感器的性能直接影响到测量的精度。线性度：线性度差则测到的电信号不能准确的反映实际的力灵敏度：灵敏度低则测到的信号不能确切反映力的实时变化 本设计采用由扬州无线电厂生产的高性能石英压电式力传感器CL-YD301，其主要性能参数如下，线性度≤1%，灵敏度≤1%，足以满足本设计的精度要求。结论 本设计通过80C31和外围的控制电路实现了对单晶和复合片破碎能的测试，在实际中取得了良好的测试效果，达到了工程的需要。 2003.11THANKYOU!**t0t1 E=∫λF(t)dt其中λ为积分系数，F(t)为作用力函数，t0为冲力作用的起始时间,t1为冲力作用的末时刻。设计的目标1实现单晶粒的受控破碎2测定单晶的破碎能3测定复合片的破碎能一复合片在携固定能量锤的持续撞击下碎裂，其所受撞击的次数便为复合片的破碎能参数。NEXTRETURNBACKBACKBACKBACK如图3所示，在信号的输入端 设置了前沿监测电路，供单片机 查询。上升沿到来之前，将数据 循环存入某一数据区；检测到上 升沿之后，数据存入后续存贮区。FORWARDBACKNEXTⅡ仪器工作分为以下几个步骤：1用户在仪器启动后，须选择测试类别：单晶粒测定/复合片测定2输入样品编号3重新设定工作参数4放置测试样品5按下落锤键进行测试6打印测