新型固体线胀系数测量仪的硬件设计_第1页
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文档简介

毕业设计新型固体线胀系数测量仪的硬件设计,测量仪的设计意义和设计思路,随着工业的发展,工艺愈来愈精密，对于材料的要求越来越严格。固体线胀系数就是材料的一项重要指标。固体线胀系数的测量就显得很重要。实验室中固体线胀系数的测量耗时长，测量过程复杂，而且所有数据的测量都是靠人的目测，其精确度就很有限制。此次设计的固体线胀系数测量仪是利用单片机来计数激光通过迈克尔逊干涉仪的干涉条纹的个数，来测量固体长度的微小变化。通过光敏二极管来接收激光，并将之转化为电信号；通过DS18B20来测量温度的变化，最后通过公式来计算出固体的线胀系数。这样测出的固体线胀系数精确度高，并且测量方便快捷。,测量仪的硬件设计主要分为两部分：位移的测量电路和温度测量电路。,在测量仪的设计中需要用的He-Ne发射仪和迈克尔逊干涉仪。把金属棒的一端固定，另外一端接触迈克尔逊干涉仪的可移动镜片。对金属棒进行加热的时候，金属棒的长度增加，从而推动镜片移动。激光通过迈克尔逊干涉仪出现的干涉条纹就会移动。用光敏二极管接收这些光暗条纹，并将之转化为电信号，用单片机计数就可以计算出金属棒伸长的长度d=N* /2。其中 是激光的波长。,位移的测量电路,位移的测量主要利用了光敏二极管的特性，即有光照时导通，无光照时截止。在上图中，当有光照时，三极管的基极处于低电平，集电极处于高电平，发射极处于低电平，此时，输出低电平；当无光照时，三极管的基极处于高电平，集电极处于高电平，发射极处于低电平，此时输出高电平。,温度的测量电路,温度的测量采用DS18B20。只测量温度很简单。但是要通过测量出的温度对金属棒进行加热或降温就有点复杂了。此处采用电磁式继电器来实现此功能。,由于在Proteus中无法找到进行加热的元件电烙铁和进行降温的元件风扇，故而用发光二极管代替。上图中D1代表加热显示，D3代表电烙铁。当测量仪开始工作时，电烙铁对金属棒进行加热。当加热温度到达最高报警温度时，单片机发出指令使继电器RL1的常开开关打开，常闭开关闭合，使得加热电路停止工作。此同时，继电器RL2受到单片机的指令，常闭开关打开，常开开关闭合，使得降温电路开始工作。其中，D2是降温指示灯，D4是风扇。,最终固体的线胀系数需要单片机来计算并且显示。计算公式为：其中L是金属棒长度变化量，L是金属棒长度，T2是最终温度，T1是初始温度。,显示电路,致谢,本设计的完成是在我们的导师xxx老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的
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