毕业设计（论文）-基于单片机的压差式气体密封性能检测仪设计.doc

编号 本科生毕业设计基于单片机的压差式气体密封性能检测仪设计Design of pressure difference gas seal performance detector based on MCU学 生 姓 名专 业学 号指 导 教 师分 院电子工程分院 2015年6月长春理工大学光电信息学院毕业设计摘 要针对压差法气体密封性能检测设计的缺点，提出容腔压降方案，可以避开温度扰动障碍，满足精度要求。汽车、燃具、电子、能源等诸多行业中，中间工序 和最终工序可能有产品的密封性能检测，以确保各种 规格尺寸、形体的胶合面或工艺结合面密封力达 标。工业级测量范围是50700kPa。科学试验领域，包 括航天试验，同样需要密封性能检测，其最高测量范 围高达35MPa。日本FUKUDA公司从20世纪60年代开始研制 生产气密检测仪(福田），占据中国市场最大份额。目前国内中科院所巳有自主研制气密检测仪器， 航天设计院也设计了高压的泄漏检测仪，个别公司也 有设计制造此类仪器，精度和稳定性或可满足设计目 标，但是在特殊条件下的应用能力还有待提高。设计了基于差压法原理的以ARM处理器为控制核心的控阀控制气路对工件的充放气过程，并利用髙精度差压传感器获得由采用触摸屏模块.结果表明，该检测仪方便快捷、测试精度高、稳定性好。关键词: 差压法 气密性 嵌人式系统ABSTRACT According to the shortcomings of the design of gas seal performance detection, the scheme of chamber pressure drop is presented, which can avoid the disturbance of temperature disturbance and meet the accuracy requirement. Automotive, appliance, electronics, energy, and many other industries, the intermediate process and final step may product sealing performance testing, to ensure that the various specifications and shapes the glued surfaces or process combination of surface sealing Lida standard. Industrial grade measurement range is 50700kPa. The field of scientific experiments, including the aerospace test, also need to seal the performance testing, the highest measurement range of the van Wai up to 35MPa. Keywords: differential pressure method, air tightness, embedded system目 录第一章 绪 论11.1研究背景11.2国外研究现状11.3国内研究现状11.4全主要研究内容2第二章 差压式气密性检测仪的理论基础32.1差压检测法的原理32.1.1压差式32.2差压式气密性检测仪的基本操作32.2.1差压式气密性检测仪的基本操作步骤4第三章 差压气密性检测仪的系统设计63.1总系统设计63.2微处理器的选择63.3差压传感器的选择73.4绝压传感器的选择83.5信号调理电路93.6信号调理电路103.7其他电路103.7.1温度采集电路设计103.7.2 ADC转换电路设计12第四章 系统开发平台构建及驱动程序设计134.1系统软件设计134.1.1界面设计134.2应用程序设计144.3数据处理算法154.3.1数据库SQLite3部分的设计17第五章 系统测试及结果分析185.1误差分析及试验结果195.1.1误差分析19结 论20参考文献21致 谢22II第一章 绪 论1.1研究背景随着当前我国经济的迅猛发展及城乡一体化战略的实施，人们对社会的需求也日新月异，尤其对汽车、日用家电、能源等行业的产品关注程度大幅度提升。这些行业已日益成为我国经济发展过程中不可缺少的重要组成部分。与此同时，对这些行业及其相关产品的质量和安全性能检验也日趋重要。由于质量问题引发重大损失的事件时有发生，给人民财产乃至生命安全造成无法挽回的伤害。在国家质量技术监督局对相关生产企业的产品逐步展开的生产资质认证中显示，气密性检测设备已成为我们保证产品质量和安全性能的必要设备之一。1.2国外研究现状目前，国外一些厂家的气密性检测技术日趋成熟。为提高设备检测的准确性和安全性，国外采用了采样数据的合理性处理、系统误差的自我校正与检测手段等方面有机结合的办法。法国的ATEQ公司作为世界制造气密性测试仪器的先行者，他们的产品在阀门、煤气、电子、压铸、包装等诸多领域都有涉及。还有美国USON公司也研究生产了多种类型的气密性检测仪。它的4000系列提供了多种检测模式，同时考虑了不同的泄漏性能、泄漏量及针对实际中不同被测物的容积及泄漏大小提供了相应的产品。此类气密性检测设备不仅可以判断产品合格与否，也能检测出被测产品的泄漏量。1.3国内研究现状目前，我国研发出的很多气密性检测产品都可以定量或定性的判断出产品是否泄漏，但在测试准确度和重复性方面却比较低。因此，面对当前的这种情况，对于气密性检测仪的研究是势在必行。国内投入了大量的人力、物力，并开发和研究了一些气密性检测设备，大部分的设备是采用进口的高分辨率传感器或对检测参数人为的补偿误差等方法来提高测量的准确度。虽然选用较高分辨率的传感器可以提高测量的准确度，但是会增加产品的生产成本。2011年是气密性测试设备行业发展过程中非常关键的一年，首先，从外部宏观环境来讲，2011年是我国气密性测试设备行业“十二五”规划的开始年，影响行业发展的新政策、新法规都将陆续出台。转变经济增长方式，严格的节能减排对气密性水浴检测仪行业的发展都产生了深刻的影响，另外还有来自通货膨胀、人民币升值、人力资源成本上升等等因素的影响；气密性检测设备从企业内部来讲，产业链各环节竞争、技术工艺升级、出口市场逐步萎缩、气密性测试仪产品销售市场日益复杂等问题，都是企业决策者所必须面对和亟待解决的。1.4全主要研究内容1.差压式气密性检测仪的理论基础分析2.气密性检测仪的系统方案设及硬件电路设计3.系统开发平台构建及驱动程序设计4.应用程序设计 5.系统实验测试和结果分析第二章 差压式气密性检测仪的理论基础2.1差压检测法的原理差压检测法的原理正是基于上述单个容器在 泄餺之后发生的气压变化，以布置在传感器两侧 的标准工件与被测工件的压力差作为判定工件密 封性能的依据.在设定的检测时间内，若被检测的 工件没有发生泄漏,则差压传感器保持平衡状态; 若被检测的工件有泄漏情况发生，工件测董腔内的 气压就会发生变化，致使差压传感器失去平衡。根据差压原理和气动系统特点，气路 测试系统主要由储气罐、过滤减压阀、电磁阀和差 压传感器组成.整个检测周期分为充气期、平衡期、保压期、 排气期。开始检测时，压缩空气自气源进人，并打开 V0，V3，对标准件和被测工件同时充气.经过数秒 钟的充气过程后，关闭V。，并打开 为常通阀），进入平衡过程.平衡过程结束后，v3 关闭，将标准品与工件被测容腔完全隔断,使标准 品和被测工件同时进人保压阶段，并同时监测差 压传感器的示值.若其值在允许范围内则认为被 测品合格，否则判为不合格.在测试完毕之后，进 人排气阶段。2.1.1压差式随着工业技术的发展，对机械密封部件的气 密性要求越来越高，对气密性的检测也逐渐要求 智能化，并要求能适用于在线检测.在气密性检测 方法中，传统的“湿式法”检测方法落后，压降法和 流童测量法检测精度低，而氦气泄漏检测法成本 过高，这些方法都不能适应机械密封件的大批量 出厂检测.差压法在机械密封件气密性检测中由 于其速度快、精度高而得到广泛使用1.整个检测周期分为充气期、平衡期、保压期、 排气期.开始检测时，压缩空气自气源进人，并打开 V0，V3，对标准件和被测工件同时充气.经过数秒 钟的充气过程后，关闭V。，并打开 为常通阀），进入平衡过程.平衡过程结束后，v3 关闭，将标准品与工件被测容腔完全隔断,使标准 品和被测工件同时进人保压阶段，并同时监测差 压传感器的示值.若其值在允许范围内则认为被 测品合格，否则判为不合格.在测试完毕之后，进 人排气阶段32.2差压式气密性检测仪的基本操作图1-1压差式气密性检测仪原理图图1-1所示的差压检测仪相当于天平的指针，标准器件与被测器件就相当于天平的两个托盘。当阀门A和B关闭时后，我们就可以通过位于中间的差压检测仪测量两者之间气压差的大小。差压检测的方法是与差压传感器的制造工艺密不可分的。在差压传感器内部存在一个薄膜，当标准器件与被测器件之间存在气压差时，该薄膜就会受到挤压，平衡就会被破坏，而我们检测的前提条件是假设标准器件是绝对无泄漏的，所以该压差就应该为被测器件引起的。表1-1气密性检测方法的性能比较序号检测方法操作是否容易检测精度可靠性适用性经济性1水检法复杂高一般一般昂贵2流量检测法简单一般可靠一般适宜4氦气检测法简单高可靠受限昂贵3直压式检测法简单低可靠一般适宜5差压式检测法简单高可靠广泛适宜2.2.1差压式气密性检测仪的基本操作步骤 (1) 充气阶段。这个阶段又被称为加压动作，对于三个电磁阀SV1，SV2及SV3全部处于打开状态，让气流平稳顺利通过，即完成对标准器件和被测器件的充气加压工作。 (2) 平衡环节。为了能够准确进行测量，需要保证标准器件与被测器件内的气流稳定，无大的起伏，由此我们关闭电磁阀SV2和SV3。平衡环节是为下一步的检测环节做准备的关键步骤，其平衡时间的大小是保证检测准确的重要因素。(3) 检测环节。这个环节是气密性检测过程中的核心步骤，差压式气密性检测在此步骤进行，检测的时间也是经过认真、细致的计算的。差压传感器把气压差值转化为电压信号，该电压信号经过放大传递到ARM主控制器。(4) 排气环节。在检测完成的最后环节，我们还需要把在充气阶段充入标准器件和被测器件的气体放出，即打开电磁阀SV2和SV3，把气体排放到大气中，完成整个检测过程。第三章 差压气密性检测仪的系统设计3.1总系统设计图3-1 气密性检测仪系统框图气密性检测仪主要是利用压力原理对待检测器件进行无损密闭性检测，适合于各行业有气密性要求的大部分产品进行检测试验。根据前面所述，在综合考虑各方面因素的基础上，本系统最终电路硬件设计框图，它分为以下几个模块。(1) 中央处理模块该部分为整个系统的控制中心，其主要功能是通过ARM主控制器实现对各个阀门的开关控制，同时利用传感器将系统各个阶段的气压信号、温度信号等转变成电压信号，再由ARM主控器通过A/D接口完成信息的采集，并完成最后的数据处理，进而实现一次完整的差压式气密性检测。 (2) 数据采集模块该部分主要负责各种环境变量的采集工作，包括标准器件和被测器件之间的差压值，被测器件的气压值，外部的环境温度值等。将采集到数据转换为电信号传回ARM主控制器完成后续的数据处理。3.2微处理器的选择由前面的叙述，可以看出本文设计的差压式气密性检测仪，需要完成多种数据信息的采集存储、电磁阀的控制及数据曲线的显示等功能。而作为一种安全检测仪器，它有要求微处理器具有一定的稳定性。综合这些要求，我们选用三星公司开发的S3C2440A为气密性检测仪的主控制器。 S3C2440集成的片上功能主要有： (1) 3.3V外部I/O供电，1.8V内存供电，支持16KB cache/MMU微处 理器 (2) LCD控制器（支持256K色TFT和4K色STN）支持1通道LCD专用DMA (3) 外部存储控制器（包括SDRAM控制和片选逻辑） (4) 1通道IIC-BUS 、2通道SPI以及3通道UART (5) 8通道ADC和触摸屏接口 (6) 130个通用I/O口和24通道外部中断源 (7) 具有PLL片上时钟发生器控制模块的核心部件是Samsung生产的 S3C44B0X处理器，其片内集成ARM7TDMI核, 并且具有丰富的外围功能模块,方便了各种嵌入 式外围设备，如各种存储器、I/O设备、人机接口 的显示器/键盘、串行通信接口的使用，便于低成 本设计嵌入式应用系统.S3C44B0X内部含有LCD控制电路，可驱动 多种屏幕实际尺寸640 X 480,320 X 240，160 X 160，最大虚拟屏尺寸（彩色模式）4096X 1024， 2048X2048,1024X4096等，支持单色、4 级、16 级灰度屏，支持256色STN屏，支持省电模式，系 统存储器可被用作显示存储器，专用的DMA支 持从系统存储器的视频缓冲中读取映像数据在系统设计中，S3C44B0X既驱动LCD显示，也作为采集信号、处理信号的核心。在系统设计中，检测参数的设置及其控制是 由操作者通过触摸屏来完成的.考虑到价格因素， 采用320 X 240像素的STN屏.由于S3C44B0X 自身所集成的LCD控制器以及专用DMA通道，使 我们只需对相应存储区域直接读写即可.而对于触 摸屏，使用专业的ADS7843芯片来进行控制。ADS7843内驻一个多路低导通电阻模拟开 关组成的供电一测量电路网络、12bit逐次逼近。3.3差压传感器的选择差压传感器DPS（Differential Pressure Sensor）是一种用来测量两个压力之间差值的传感器，通常用于测量某一设备或部件前后两端的压差。用于测量汽车发动机尾气颗粒捕集器（DPF）前后通道的尾气压力差。为了达到排放标准的要求，通常的方法时在汽车尾气排放部分放置捕集器，捕集尾气中的微小颗粒。这种方法的缺陷是，废气排放通道会随着捕集到颗粒的积聚而被渐渐堵塞。清除这些积聚颗粒的方法是在通道的某个位置或直接在尾气中注入额外的燃油来提高废气的温度，在捕集器中存在催化剂时，废气的高温足以使积聚的颗粒燃烧并气化。这个清洁过程被称为“再生”过程。这个过程中有一个问题，“再生”过程太频繁，会增加耗油量；间隔太长，则会降低发动机性能。因而，选择合理的“再生”触发时刻显得非常重要。差压传感器将压力差信号送至ECU，ECU根据该压力差判断捕集器中颗粒的积聚程度，决定“再生”触发时刻及额外燃料注入量。同时，ECU还可以通过控制EGR阀调节尾气的温度。另外，差压传感器也可用于测量气体流量、液位高低等。测量气体流量方法，通过流量管压力和大气压力的差值，得出流量管静压，静压的平方根与流量成正比，从而得出流量。液位高低测定方法，测量高低液面的压差值，再根据液体密度，换算出液面高度。在本文所述的气密性检测仪中，标准器件与被测器件之间的气压差值是需要测量的重要参量，在这里我们选用SM5651/SM5652系列微差压压力传感器 SM5651。SM5651/SM5652是完全校准和温度补偿微差压双列直插高性能压力传感器。该系列为陶瓷基底贴装高稳定压阻式压力传感器芯片，利用陶瓷基板上的薄膜电阻进行零度校正、零点温度补偿和灵敏度温度补偿图3-2 差压传感器的外观图图3-3 SM5651管脚的电气连接图3.4绝压传感器的选择它所测得的压力数值是相对于密封在绝对压力传感器内部的基准真空（相当于零压力 参考点）而言的，是以真空为起点的压力。平常所说的环境大气压为某某千帕就是指绝对压力。当绝对压力小于lOlkPa时，可以认为是“负压”，所测得压力相当于真空度。传感器 的低压侧必须在使用期内保持真空，不允许漏气，对制造厂商来说，工艺要求较高。在本文所述的气密性检测仪中，被测器件的绝对气压值是需要测量的另一个重要参量。NPI-19型压力传感器，该系列压力传感器应用广泛，其应用领域主要有过程控制系统，液压系统及阀门、生物医疗仪器及航海系统等。在本设计中采用的是量程是15psi的NPI-19型芯片。 NPI-19型压力传感器的外观和原理图如图所示。图3-4 绝压传感器的外观图图3-55 NPI-19型压力传感器原理图3.5信号调理电路标准器件和被测器件之间的气压差信号，经过微差压传感器SM5651采集后得到微弱的电压信号，还有经过NPI-19型压力传感器采集到气压信号，两者都不适宜直接进行模数转换处理，需要通过信号处理电路对其进行放大，才能提供给ARM主控制器的模数转换电路做进一步的数据处理。我们采用Analog Microelectronics GmbH (AMG)公司提供的电压转换集成电路AM401来实现信号的处理。 图3-6 信号调理电路原理图3.6信号调理电路如图3-6所示电路图中采用附加的运算放大器OP2用来为电桥电路提供恒流电源。仪表放大器的偏置调零管脚是接地，增益G通过外接电阻R1-1、R2、Rsp调节，因为偏置电压为零，输出电压的传递函数为： （3-1） （3-2）传感器SM5651是通过AM401提供的恒流源供电的，电流大小可以通过电阻RSET和RISET调整。最终计算出的各参数值如图中标注。3.7其他电路3.7.1温度采集电路设计温度采集终端采用温度传感器DS18B20直接连入ARM主控器的通用I/O端口实现。ARM主控制器直接控制DS18B20进行温度采集，并存储到数据库SQLite3中，为数据处理做准备。考虑到温度传感器的体积大小、成本、测量精度、灵敏度、稳定性等因素，本系统采用了DS18B20温度传感器。DS18B20的测温原理如图2-4所示。图中低温系数振荡器的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数振荡器晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐含计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，在每次测量前，首先将-55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数振荡器晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数振荡器晶振产生的脉冲信号进行计数。如此循环，直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2-4中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。这就是DS18B20的测温原理。图 3-1 DS18B20的内部测温电路框图另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，且有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发存储器操作命令处理数据。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统。它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围55125，可编程为912位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。3.7.2 ADC转换电路设计在本文所设计的气密性检测仪中，10位精度的A/D转换器完全能够满足气密性检测系统的需求，因此可直接使用S3C2440A片内集成的A/D转换器。该转换器是一逐次逼近型、8路模拟信号输入的10位A/D转换器。信号采集a/d模块采用ti公司生产的 TLC2543. TLC2543为12位开关电容逐次逼近 A/D转换器，具有输入通道多、速度髙、精度高的 优点，并向外提供了 SPI(Serial Peripheral Interface) 接 口，方便与微处理器连接.通过软件操作S3C44B0X的I/O 口，合成 SPI协议,迸而与TLC2543建立通信系统检测选用的气压传感器和差压传感器输 出的信号是420 mA电流信号.考虑到A/D转 换器的输入范围，可选用100 H的精密电阻。1电源模块为了保证电源的正常供电，以及防止工业现 场干扰源带来的影响，选用独立的工业极电源供 电.在系统设计中，传感器采用一路电源（12 V), 电路系统板采用一路电源（5 V);各路电磁阀采 用一路电源（24 V).以此提高系统抗干扰能力， 保证测量数据稳定可靠，提高测量精度.2电磁阀控制模块电磁阀线圈发热会使温度变化从而带来系统 内部误差.为了避免此误差，对标准室及密封室采 用气控阀控制.气控阀则由电磁阀控制.电磁阀由U3LN2003驱动继电器来控制.在5 V的工作电压下，ULN2003能与TTL和CMOS 电路直接相连，并采用集电极开路输出，输出电流 大,故可以直接驱动继电器或固体继电器（SSR)滤波后，将电流信号转换为对应0.42 V的电压 信号，提供给A/D模块.第四章 系统开发平台构建及驱动程序设计4.1系统软件设计本文设计的气密性检测仪的软件整体结构如图所示。这里，我们选用嵌入式Linux作为ARM主控制器的操作系统。Linux是一个成熟而稳定的网络操作系统，它的源代码完全免费开放，使系统的整体开发、维护费用很低，这也是我们选择它做为操作系统的主要原因。Linux同时又是一个可定制的操作系统，其内核最小只有约134KB，适合在嵌入式系统上运行。 图4-1系统软件结构图在系统中，我们采用Qtopia2.2.0及触摸屏来实现人机交互，使设计的检测仪操作简单便捷。同时，我们选用了嵌入式数据库SQLite3完成数据的存储工作，为进一步的数据处理做准备。综上所述，我们需要完成的工作主要有： BootLoader 的移植、Linux2.6.32的裁剪与移植，根文件系统的制作、Qtopia2.2.0移植、触摸屏驱动移植及嵌入式数据库SQLite3的移植等工作。在驱动程序编写中主要涉及到：ADC驱动，LCD驱动，DS18B20驱动程序等其它驱动程序的编写工作。 4.1.1界面设计为了能在界面上体现良好的人机交互性，本 文选择了 uC/GUI进行界面设计uC/GUI是由Micrium公司专门针对嵌人式 系统开发的一款图形开发系统.它用于为任何使 用LCD图形显示的应用提供高效的独立于处理 器及LCD控制器的图形用户接口，它适用单任务 或是多任务系统环境，并适用于任意LCD控制器 和CPU下任何尺寸的真实显示或虚拟显示.采 用模块化分层设计，非常适合嵌入式系统的使用.LCD驱动层是测试驱动程序最主要的层面， 它利用硬件操作层实现最基本的绘图函数.uC/ GUI系统层实现了复杂绘图函数的封装，解决了 绘图中出现的大部分问题，并给用户层提供AH 接口.在编写好LCD的驱动函数之后，用户层提 供的API接口创建良好的测试界面.系统软件采用模块化结构程序设计方法设 计，系统全部程序采用C语言编写，易于调试和 维护，且具有运行速度快、执行效率高、便于移植 等特点.软件系统的整体架构围绕气密性检测的基本 功能来设计，主要分成四个部分：（1)硬件初始化 子程序，负责控制芯片和LCD的初始化等；（2) LCD(触摸屏）显示模块，负责人机交互，包括：设 置检测参数，控制检测的进行，检测数据的实时显 示等；（3)存储管理，负责检测数据的存储；（4)信 号处理模块，负责处理采集数据，包括了对数据进 行滤波处理;（5)检测模块，主要是依据检测流程， 按照设定的时间控制电磁阀动作，以完成各个测 试阶段的任务.其主程序流程图如图4-1所示.4.2应用程序设计完成了对气密性检测仪的底层软件体系构建后，我们还需要设计编写相应的应用软件程序，以实现系统的整体功能。系统采用Qtopia2.2.0图形界面，我们已经介绍了Qtopia2.2.0开发环境的搭建，这节我们主要介绍基于它的应用程序是如何编写的，该程序可自动完成整个系统气密性检测过程及结果显示。根据系统的要求，我们设计的应用界面共分为4个子界面，它们分别是：登陆界面，参数设置界面、实时曲线显示界面、最终结果显示界面。如下所示：图4-2登陆界面图4-3 参数设置界面图4-4数据曲线显示图4-5最终结果显示界面4.3数据处理算法 最终，我们需要把检测到各种数据进行汇总处理，并针对被测器件是否满足气密性要求，是否可用提出宝贵意见。该数据处理过程我们采用模糊综合评判算法实现。 模糊综合评价法是以模糊数学理论为基础，综合考虑多种影响因素的一种评价决策方法。它综合了定性分析与定量分析两者的优势，从而更能进行准确的决策。模糊综合评价法是一种适合气密性检测的建模方法，通过研究影响检测结果的各种因素之间的关系，我们很容易对检测结果进行判断。 a)确定评价因素集经过对大量的实验数据分析，我们可以确定影响检测结果的因素主要有：标准件与被测件之间气压差，检测的环境温度，标准件与被测件之间温度差，标准件与被测件之间气压差。它们组成评价因素集为： （4-1）b)确定评价结果集根据进行气密性检测的用户需求，我们很容易得出评价结果主要有：良好，合格，小泄漏，大泄漏。由此确定其评价结果集为： （4-2）c）单因素评价集我们采用最简单也最常用的统计分析的方法进行单因素评价，确定综合评价表如下：良好 合格 泄漏 大泄漏 气压差 X11 X12 X13 X14 n 检测压力 X21 X22 X23 X24 n 环境温度 X31 X32 X33 X34 n 温度差 X41 X42 X43 X44 n 我们可以计算得到权值矩阵 （4-3）d) 根据经验及其大量的实验数据统计分析，得出检测结果评判的权重集为： （4-4）e)则综合评定结果（综合评价向量）为： （4-5）4.3.1数据库SQLite3部分的设计本系统建立一个名为chen.db的SQLite3数据库，在该数据库中有5个数据表，一个为user表，用来存储该系统的数据管理者信息，保证系统的安全性；一个parameter表，用来存储检测参数信息；一个pressdate表，用来存储采集到的气压信息；一个为pressdif表，用来存储采集的压差信息；一个temperature表，用来存储温度信息。这些存储的数据不但提供给ARM主控制器做后续的数据处理，还可以提供给用户做数据考察和总结使用。第五章 系统测试及结果分析测试确定系统的每一部分可以实现预期的功能后，我们还应该将该检测仪完全连接好，做系统的整体功能检测。其气路连接图如下图所示：图5-1 系统气路连接图图5-2 差压检测部分图片接地两个中断口使用和感应铁片、感应速度所使用的中断口一样，通过一个与非门和按钮控制运行时可以看到，打开本机电源开关后， P1端LED 指示灯在不停的闪耀，此时使用“串口调试助手” 或其它软件向单片机发送数据，可以看到相应的数据显示在数码管上，并且发送的数据又返回到电脑中。5.1误差分析及试验结果5.1.1误差分析在检测系统中，信号采集过程的误差对仪器 的检测精度影响很大.基于ARM的气密性检测 仪主要的输入信号为差压值.影响差压值采集精 度的因素主要包含两个方面，分别是差压传感器的精度和A/D转换精度.1) 差压传感器精度采用的差压传感器精度为:土0.075%士 0.1%， 其中包括了线性、变差、重复性的综合误差（线性 输出的情况下).因此，差压传感器精度误差为土0.1%,即相 对误差2) A/D转换精度采用的A/D转换器TLC2543的精度为： 分辨率:12位.线性最大误差：土 1LSB.综合以上分析，可得采集通道各环节的总误差,基本满足了气密性检测的要求.试验结果表明，检测仪能正确按照用户的要求 完成气密性检测操作,并能给出准确的检测结果. 同时,试验结果表明，检测压力的增加以及测试工件 容积的增大,都会给测试带来一定的难度.可通过设 置较长的平衡时间来减小气体波动带来的影响.22结 论本文研究设计了基于ARM的差压式气密性检测仪，并取得了如下几方面的研究结果：(1)通过对本系统的需求分析，提出了相应的整体设计方案，即本系统主要由微差压数据采集模块、中央处理模块及数据库SQLite3存储模块等组成。(2)本系统选用了32位ARM微处理器S3C2440A做为主控制器、采用LCD液晶屏配合触摸屏为用户提供良好的人机界面，并详细介绍了相关驱动及应用程的设计与开发。(3)选用应用广泛的嵌入式数据库SQLite3存储在检测过程中采集到的数据。可方便的通过SQLite3接口对系统采集到数据进行读写操作，完成最终的数据处理。本文的研究虽然取得了初步的成功，但仍然任重道远，还有许多需要改进的工作，主要可以考虑从下面几方面就行改善：(1) 我们还可以设计编写更加适合嵌入式系统的数据分析和处理算法，从而使系统具有一定的自诊断功能。(2) 由于气密性检测仪的应用场合不同，所以对温度因素的影响应该更加注意，需要投入更大的精力去研究。(3) 增加网络的数据传输功能，使现场的数据可以传输到主机中，实现系统的远程检测，从而提高检测人员的安全系数设计了一个基于嵌入式系统的气密性检测仪，该检测仪通过高精度差压传感器的差压检测 实现泄漏的快速、高效、高精度检测.相比传统的 气密性检测方法，该气密性检测仪不仅检测精度 高、稳定性好、响应时间短，而且可适用于工厂的气密性在线检测。参考文献1 何立民单片机技术的现状与未来J.中国计算机报，1995，30（1）：88-89.2 王新贤.实用计算机控制技术手册M.山东：科学技术出版社，1994.3 余永权，江明慧，黄