CN109141537A - 一种温度质量双参数传感器硬件电路系统的设计方法 - Google Patents

一种温度质量双参数传感器硬件电路系统的设计方法 Download PDF

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李莺歌
杜东兴
张典
刘进志
麻凯阳
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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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Abstract

本发明公开了一种温度质量双参数传感器硬件电路系统的设计方法，属于传感器与检测技术及电路设计领域。系统检测双端口延迟线型声表面波传感器输出信号。基于STM32单片机控制高频信号产生、相位差检测、混频、按键和显示等模块电路。其中，基于AD9854芯片实现高频信号及扫频信号的产生，基于AD8302芯片设计相位差检测电路，基于MC1496芯片设计混频信号检测电路，基于LM317芯片设计电源电路，采用按键控制选择测量的模式，用液晶屏显示测量模式及检测结果。本发明专利的有益效果是，提供了一种测量温度及质量的精度较高的硬件电路系统设计方法。该系统在温度及微质量检测领域具有突出优势和广泛应用前景。

Description

一种温度质量双参数传感器硬件电路系统的设计方法
技术领域
本发明涉及到传感器与检测技术领域，特别是声表面波温度和质量双参数检测领域，具体为一种用于温度和质量双参数检测的声表面波传感器硬件电路系统的设计方法。
背景技术
随着半导体技术、检测技术的高速发展，温度及质量检测领域向着高精度宽范围的方向发展，基于声表面波及压电材料的声表面波传感器在该检测领域有着广泛的应用。
声表面波传感器具有体积小、重量轻、检测精度高、灵敏度高、可靠性高、价格低廉等优点，能够很好达到温度检测和微质量检测的目的，解决在质量检测过程中的温度干扰和微小质量检测精度不高的问题。
发明内容
针对上述等现有技术的不足，本发明提供了一种以STM32单片机为控制核心搭建一个质量和温度双参数检测硬件电路系统。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
由STM32单片机为控制核心控制DDS芯片产生高频信号产生模块、混频信号检测模块、相位差检测模块、显示模块、按键模块和电源模块完成声表面波双参数传感器对温度和微小质量的双参数的检测。
其硬件电路具体包括以下部分：
(1)主控电路；
(2)高频信号产生模块；
(3)混频信号检测模块；
(4)相位检测模块；
(5)按键模块
(6)电源模块
(7)传感器模块
(8)显示模块
本发明的有益效果是，提供了一种检测温度及微质量双参数的检测方法。
附图说明
附图是本发明的系统结构框图和电路原理图。
图一为总体框图
图二为STM32主控电路原理图
图三为相位检测电路原理图
图四为混频电路原理图
图五为SAW温度质量双参数传感器电路原理图
具体实施方式
下面结合附图和电路原理图对本发明进一步说明。
给STM32单片机及相位检测模块、混频模块、高频信号产生模块、按键模块、显示模块提供电源后，须进行各个模块的初始化。按键用来选择扫频范围以及要输出的频率。共有两个按键，第一个按键按下去选择扫频功能，第二个按键按下去选择的是发出在系统能够实现频率范围的任意指定频率的高频信号(由使用者自己设置)。
当按键按下去的时候，系统开始工作，按照给定的选择写入数据，并把频率控制字送给相应的地址。选择产生高频信号的按键时，把低八位的数据送入AD9854，之后的6位为地址数据。输入的频率会进行相应的计算，写出对应的频率控制字，送入相应的地址。总共是6个频率控制字，对应6个地址。当选择扫频功能时，会进行步进控制字和斜率控制字的写入。之后，会把对应的模式用液晶屏显示出来。
配置好AD9854的4个寄存器之后，最主要的是写好频率控制字。首先，初始化AD9854。其次，对它写入频率控制字，把地址和数据按照时序写入其中。频率控制字的写入必须对应着数据手册来写。

Claims (7)

1.一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：系统基于STM32单片机作为主控电路，采用的传感器为基于氮化铝薄膜的声表面波传感器。其硬件电路系统包括以下模块：
STM32单片机(1)做为主控电路控制高频信号产生模块(2)、相位检测模块(3)、混频模块(4)、按键模块(5)和显示模块(6)。电源模块(7)负责给整个系统。STM32单片机控制DDS芯片AD9854芯片实现高频信号的产生输入信号给传感器模块(8)，以AD8302芯片为核心组成相位差检测模块(3)，采用MC1496芯片设计混频信号检测电路(4)，LM317芯片为核心组成可调电源电路模块(7)。采用按键控制模式选择，TFTLCD液晶屏(6)用来显示选择的模式及状态。
2.根据权利要求书1所述的一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：声表面波传感器(8)为基于氮化铝压电薄膜的双端口延迟线型传感器，用于温度及质量双参数检测。
3.根据权利要求书1所述的一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：，其声表面波传感器(8)输出信号与输入信号的相位差由相位检测模块(3)完成。根据相位差信号计算出声表面波传感器(8)检测的温度扰动或质量加载的变化。
4.根据权利要求书1所述的一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：声表面波传感器输出信号与输入信号的频率差由相位混频模块(4)完成。根据输入输出信号混频后的频率差信号计算出声表面波传感器(8)检测的温度扰动或质量加载的变化。
5.根据权利要求书1所述的一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：系统通过按键选择工作方式为相位差检测模式时，STM32单片机(1)做为主控电路控制高频信号产生模块(2)所产生到的信号为固定频率的高频信号。
6.根据权利要求书1所述的一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：系统通过按键选择工作方式为频率差检测模式时，STM32单片机(1)做为主控电路控制高频信号产生模块(2)所产生到的信号为高频扫频信号。
7.根据权利要求书1所述的一种温度和质量双参数传感器硬件电路系统设计方法，其特征在于：温度及微质量声表面波传感器检测系统硬件电路设计，电源模块(7)给系统提供电源，系统上电后须进行各个模块的初始化，按键(5)是用来选择扫频范围以及要输出的频率。根据按键不同的功能，按下按键后，会把对应的模式用液晶屏(7)显示出来。
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