高温疲劳设备上的温度采集系统的设计要点及应用解析

　　1. 系统概述

　　在工业系统中，检测、控制的对象有很大部分是温度、压力、流量等模拟量。因此，这些参数检测的准确与否，直接关系到整个系统的准确性和精度。现在虽然有许多通用检测仪表，但我们总觉得有些欠缺，如：有些数据处理能力不够，有些是在检测多种物理量时，不够灵活、有些是与实际结合不紧，等等。基于上述情况我们为涡轮叶片高温疲劳设备专门设计了一套温度采集控制系统。

　　涡轮叶片高温疲劳试验设备，主要是通过模拟飞机发动机涡轮叶片在高温条件下由低载—>保持—>高载—>保持—>低载，这个过程来检测涡轮叶片使用寿命。由于温度不同，叶片的寿命差距非常大，所以温度的检测和控制就显得尤为重要。温度检测我们主要采用两种方法，一是非接触式的红外热像仪，二是接触式的K型热电偶;温度的控制主要是通过控制高频炉产生高频信号使涡轮叶片达到其设定的温度。

　　2. 系统的硬件设计及主要功能

　　系统的硬件结构如图1所示，以8031单片机为控制器，扩展相应的数据和程序存储器、键盘和显示，此外还包括：A/D转换器(详见第4小节)和D/A转换器，温度传感器，串行通讯Max232(或者Max485)，以及数据放大器和功率放大器。

　　系统的主要功能是通过数据放大器把温度传感器采集的信号放大后送到带采样保持器的8路数据采集器Max180中，微处理器8031把Max180采集来的多路信号保存到指定的内部寄存器中，然后根据PID算法计算出电压增量du，再与设定温度的标准电压以及修正值求和之后由四通道D/A器件Max527输出，经过功率放大后驱动高频炉，使之产生高频信号，通过高频感应给叶片加温。同时系统还可以把采集到的信号，以及自己处理过的信号发送给PC机保存，自己也可以保存。同时系统也可以把控制权交给PC机，自己仅仅作为一个下位机，就起一个数据采集板的功能，只负责把采集来的信号发送给PC机，PC机把处理好的信号传送给系统让它输出一个电压信号去驱动高频炉。

　　3. 系统的软件设计

　　控制系统完成的功能是对现场数据进行采集处理，将其转换成数字量，按照一定的控制算法对所得的数字量进行处理，产生相应的的控制，然后将控制量转化成电压信号驱动高频炉，给试件加温，使其保持在设定的温度范围之内。

　　整个系统的软件部分包括主程序和键盘中断程序两部分。主程序主要是循环执行数据采集、PID控制、D/A转换;键盘中断主要执行温度的设定以及向PC机输出重要数据，流程图见图2(A)和图2(B)。