【摘 要】
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本文以一种薄壁管状非磁性材料制成的温度传感器为对象,由于其壁厚和壁厚均匀性对传感器的响应速度、产品质量与成品率会产生重要影响,因此对其厚度测量具有重要意义。前期研制的单探头测厚仪一次只能测量一个点,要测量不同位置的厚度值,需要不断移动探头,测量效率较低、易损坏试件。本文针对这一问题提出一种多探头的测厚方案,以迅速、准确地测量多点厚度值,并对厚度均匀性进行判断;在设计嵌入式多探头测厚系统时,对测量原
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本文以一种薄壁管状非磁性材料制成的温度传感器为对象,由于其壁厚和壁厚均匀性对传感器的响应速度、产品质量与成品率会产生重要影响,因此对其厚度测量具有重要意义。前期研制的单探头测厚仪一次只能测量一个点,要测量不同位置的厚度值,需要不断移动探头,测量效率较低、易损坏试件。本文针对这一问题提出一种多探头的测厚方案,以迅速、准确地测量多点厚度值,并对厚度均匀性进行判断;在设计嵌入式多探头测厚系统时,对测量原理和系统软硬件设计进行了研究。首先,分析了利用霍尔效应测量薄壁件厚度的基本原理。根据测量实际需求,合理选择霍尔传感器、磁钢和钢柱等器件。在设计多个探头空间布局和优化探头内部结构时,使用ANSYS有限元仿真软件,分别对单个磁钢、单个磁钢与钢柱、多个磁钢与钢柱、顶部磁钢加水平磁钢等不同情况进行仿真计算,结合实验测量,最终得出水平均匀布局四个探头、顶部放置一个探头的设计方案,磁钢与霍尔传感器间距7mm。嵌入式硬件设计方面,使用STM32F103ZET6作为处理芯片;外接3.5寸电阻触摸屏作为人机交互的平台;同时提供RS232串口和串口转无线网络两种方式,实现与上位机的通信;使用OP07集成运放设计信号处理电路。嵌入式软件设计方面,在STM32F103ZET6上移植了 μC/OS-Ⅲ多任务实时操作系统和STemWin图形显示系统,在此基础上编写各个任务程序,实现信号采集、厚度值计算、结果显示、与上位机通信、警戒报警和相关信息查询等功能。上位机软件在Visual Studio 2010集成开发环境下,使用微软的MFC应用开发框架编写。论文的最后对多探头磁法薄壁件测厚仪进行实验验证。结果表明,本系统可以实现对提及的薄壁管状非磁性材料厚度进行多点快速测量,测量范围0～5mm,测量精度为0.2mm。
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