針對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀的超聲波接收探頭驅(qū)動無法自動化和位移精度不高、距離測量不能數(shù)顯和精度不高、實(shí)驗(yàn)溫度不能變化的問題,提出并設(shè)計了一種數(shù)字化變溫實(shí)驗(yàn)儀。通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器16細(xì)分后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動絲桿旋轉(zhuǎn),再由絲桿驅(qū)動接收探頭移動;在絲桿上套裝1 000脈沖的增量式光電編碼器實(shí)現(xiàn)距離測量;半導(dǎo)體制冷片在外接恒溫控制器的控制下恒定實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:位移精度可達(dá)0. 3μm,測量精度可達(dá)1μm,恒定溫度誤差為±0. 1℃,測量聲速與理論聲速之間的誤差為3. 33‰,能有效提高實(shí)驗(yàn)精度和使用效果,具有一定的市場應(yīng)用價值。 

【文章來源】：傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(11)CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

超聲聲速實(shí)驗(yàn)原理

變溫超聲聲速實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)如圖2所示。底座和透明密封罩將整個實(shí)驗(yàn)儀密封成一個密閉的空間，便于實(shí)驗(yàn)溫度的恒定控制。實(shí)驗(yàn)儀的超聲波發(fā)射探頭安裝在固定安裝座上，固定安裝座與底座固定不動。超聲波接收探頭安裝在滑動安裝座上，滑動安裝座可在光軸上左右滑動。

位移控制與測量儀[8]如圖3所示。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器在微控制的控制下驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)完成精細(xì)的正反轉(zhuǎn)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的工作原理可知，微控制器每送出一個脈沖，在沒有細(xì)分的情況下步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一個步距角[9]。本文選用步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)、可進(jìn)行16細(xì)分的電機(jī)驅(qū)動器、螺距為1 mm的標(biāo)準(zhǔn)絲桿，則微控制器每送出一個脈沖，經(jīng)驅(qū)動器16細(xì)分后，步進(jìn)電機(jī)和連接在一起的絲桿轉(zhuǎn)動的角度為0.112 5°(1.8°/16)，則安裝在絲桿上的絲套移動的距離為0.000 312 5 mm[(1 mm/360°)×0.112 5°]，即步進(jìn)電機(jī)的位移控制精度可達(dá)到0.3μm。

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本文編號：3285408