专利名称：淬火介质冷却特性测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却特性仪，尤其是一种精度高，显示直观，实现冷速 数值实时计算的淬火介质冷却特性仪，具体地说是一种淬火介质冷却特性测 试仪。
背景技术：
目前，国内外常见的淬火介质冷却特性测试仪大多采用电子积分器来实 现冷却速度的计算功能，由于冷却速度计算对采样温度值非常敏感，电子积 分器在进行冷却速度计算前，没有对温度特性曲线进行数字滤波和求导，得 到的冷却速率值和冷却速度随温度变化的特性曲线不够精确，不能准确的反 映介质的冷却特性。而且，现有的淬火介质冷却特性测试仪通常采用打印机 和数码显示管作为用户界面，它的直观性比较差，用户操作时必须对照操作 码示意表来进行，使用繁琐、不直观，而且容易出错。此外，现有的淬火介
质冷却特性仪存储空间小、通常采用串行接口作为仪器和PC机通讯的接口，
但是目前的绝大多数笔记本和部分台式机上，都已经取消了串口设备，这无 疑给冷却特性测试仪的使用带来极大麻烦，而且通讯速度比较慢，给数据传 输带来了不便。因此，现有的淬火介质冷却特性测试仪不具有实时计算冷却 速度，直观显示计算结果，存储信息量大和数据传输高速便捷的要求，不能 满足现有生产技术的需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的淬火介质冷却特性测试仪存在的冷却速度计 算不及时，计算结果显示的直观性差，存储信息量小和数据传输速度慢的问
3题，提出一种能实时计算冷却速度，直观显示计算结果，存储信息量大和数 据传输高速便捷的淬火介质冷却特性测试仪。 本发明的技术方案是
一种淬火介质冷却特性测试仪，其特征是它包括带冷端补偿的热偶放大 模块、降噪模块、单片机、数据存储器、键盘和显示器，带冷端补偿的热偶 放大模块的信号输入端作为淬火介质冷却特性测试仪的信号输入与淬火介质 冷却特性测试仪探头部分的热电偶的信号输出端相连，带冷端补偿的热偶放 大模块的信号输出端与降噪模块的信号输入端相连，降噪模块的信号输出端 接单片机的数据信号输入端，单片机的存储信号端与数据存储器相连，单片 机的控制信号输入端与键盘相连，单片机的显示输出端与显示器的信号输入 端相连。
本发明的单片机的通用串行总线USB输出端与电脑相连。
本发明还包括声光提示设备，声光提示设备包括LED显示灯和蜂鸣器， 单片机的提示信号输出端与声光提示设备的对应信号输入端相连。
本发明的淬火介质冷却特性测试仪由电源模块为相应的工作模块提供工 作电源。
本发明的降噪模块包括电容C、电感L和电阻R，电阻R的一端作为降 噪模块的信号输入端接带冷端补偿的热偶放大模块的信号输出端，电阻R的 另一端分别接电容C和电感L的一端，电容C的另一端接地，电感L的另一 端作为降噪模块的信号输出接单片机的数据信号输入端。
本发明的有益效果
1、 本发明依托单片机强劲的计算能力，可以实现冷却速度数值的实时计 算。由于冷却速度的计算对采样温度值非常敏感，在进行冷却速度计算前单 片机对温度特性曲线进行数字滤波，随后对滤波后的温度特性曲线进行数值 求导，得到冷却速度的数值和冷却速度随温度变化的特性曲线实时准确，可 靠性高。
2、 本发明采用LCD显示器构成用户界面，使用图形菜单的形式，通过测试设置向导来完成测试参数设置，不仅界面友好直观，而且不易出错。探头
的热电偶所测温度和测试结果都实时显示在LCD显示器上，本发明的便捷性 好，可操作性强。
3、 本发明测试所得数据在单片机控制下存储在数据存储器FLASH芯片中， 并可通过通用串行总线USB信号输出端存储于电脑上。仪器采用大容量数据 存储器FLASH芯片，可保存超过512次的测试数据，为用户现场测试提供非 常大的自由度。
4、 本发明采用目前普遍使用的通用串行总线USB作为通讯接口，不仅可 方便的与电脑连接通讯，而且在通讯速度上远高于串行接口。
5、 本发明具有多种提醒和报警装置，首先在显示器的用户界面上有测试 显示，还有由LED显示器和蜂鸣器构成的声光提示设备，用来提醒测试开始、 测试结束和仪器故障。
图l是本发明的原理框图。
图2是本发明降噪模块的电路图。
图3是本发明电源模块的电路图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示， 一种淬火介质冷却特性测试仪，它包括带冷端补偿的热偶 放大模块(型号可为AD595AQ)、降噪模块、单片机(可采用SOC单片机， 型号可为C8051F340)、数据存储器(采用FLASH存储器，型号可为 at45db801)、键盘和显示器(采用4.2英寸LCD显示器)，带冷端补偿的热偶 放大模块的信号输入端作为淬火介质冷却特性测试仪的信号输入与淬火介质 冷却特性测试仪探头部分的热电偶的信号输出端相连，带冷端补偿的热偶放 大模块的信号输出端与降噪模块的信号输入端相连，降噪模块的信号输出端接单片机的数据信号输入端，单片机的存储信号端与数据存储器相连，单片 机的控制信号输入端与键盘相连，单片机的显示输出端与显示器的信号输入
端相连。单片机的通用串行总线USB信号输出端与电脑相连。本发明还包括 声光提示设备，声光提示设备包括LED显示灯和蜂鸣器，单片机的提示信号 输出端与声光提示设备的对应信号输入端相连。
本发明的带冷端补偿的热偶放大模块(型号可为AD595AQ)，采用带冷 端补偿的热电偶专用放大器电路对K型热偶的输出信号进行放大，以 AD595AQ构成的典型放大电路予以实现。采用12V电源对AD595AQ供电， 可确保电路在热电偶工作于0 1200度之间时，对热电偶的输出信号进行放 大和冷端补偿。
本发明的单片机(可采用SOC单片机，型号可为C8051F340)是一个完 整的SOC系统，具有10bit高速ADC、 USB控制器、高速8051微内核、较 大容量程序FLASH和精准时钟源等，其最高工作时钟频率远远超过80C51 系列单片机，指令执行周期也远小于80C51系列单片机，是淬火介质冷却特 性测试仪主机的核心处理器。首先，利用内置高速ADC对输入电压信号进行 采样，将模拟信号转换成二进制码，由于电压信号代表了热偶的温度，很显 然，这个二进制码也就对应着某一个温度值。由于测试环境不可避免的存在 噪声，即使在噪声滤波电路后，依然不能忽略噪声的影响。在AD采样时， 采用多次采样求平均值的方法来减小噪声的影响。
本发明的淬火介质冷却特性测试仪由电源模块为相应的工作模块提供工 作电源。如图3所示，电源模块采用整流二极管和滤波电容将220V市电电源 进行通过常用的整流滤波电路整流滤波产生12V直流电源，随后采用电压转 换芯片IC2 (型号可为AOZIOIO)，将12V直流电源变换成稳定且具有较好电 流负载能力的5V直流电源，再采用电压转换芯片IC3 (型号可为 LM1117-3.3V)将5V直流电源转换成稳定且纹波小的3.3V直流电源。其中， 12V直流电源供给探头手柄内的带冷端补偿的热偶放大模块(型号可为 AD595AQ)， 5V直流电源供给显示器、键盘、蜂鸣器、LED显示灯和通用串
6行总线接口即USB 口， 3.3V供给单片机(可采用SOC单片机，型号可为 C8051F340)和数据存储器(采用FLASH存储器，型号可为at45db801 )。
本发明的降噪模块采用电容、电感以及电阻等无源元件构成噪声滤波网 络，对输入电压信号进行滤波，有效降低信号噪声。如图2所示，降噪模块 包括电容C、电感L和电阻R，电阻R的一端作为降噪模块的信号输入端接 带冷端补偿的热偶放大模块的信号输出端，电阻R的另一端分别接电容C和 电感L的一端，电容C的另一端接地，电感L的另一端作为降噪模块的信号 输出接单片机的数据信号输入端。
本发明的键盘采用由16个微型按钮构成的4X4矩阵式键盘，这样16个 键盘只需要8个输入/输出IO口即可完成，大大节约了IO口资源。矩阵式键 盘的扫描程序比并行键盘的扫描程序复杂，扫描时间也略长，但对性能强劲 的SOC单片机(型号可为C8051F340)来说，完全可以做到及时有效的键盘 响应。
权利要求
1、一种淬火介质冷却特性测试仪，其特征是它包括带冷端补偿的热偶放大模块、降噪模块、单片机、数据存储器、键盘和显示器，带冷端补偿的热偶放大模块的信号输入端作为淬火介质冷却特性测试仪的信号输入与淬火介质冷却特性测试仪探头部分的热电偶的信号输出端相连，带冷端补偿的热偶放大模块的信号输出端与降噪模块的信号输入端相连，降噪模块的信号输出端接单片机的数据信号输入端，单片机的存储信号端与数据存储器相连，单片机的控制信号输入端与键盘相连，单片机的显示输出端与显示器的信号输入端相连。
2、 根据权利要求1所述的淬火介质冷却特性测试仪，其特征是所述的单片机 的通用串行总线USB输出端与电脑相连。
3、 根据权利要求1所述的淬火介质冷却特性测试仪，其特征是所述的淬火介 质冷却特性测试仪还包括声光提示设备，声光提示设备包括LED显示灯和蜂 鸣器，单片机的提示信号输出端与声光提示设备的对应信号输入端相连。
4、 根据权利要求1所述的淬火介质冷却特性测试仪，其特征是所述的淬火介 质冷却特性测试仪由电源模块为相应的工作模块提供工作电源。
5、 根据权利要求1所述的淬火介质冷却特性测试仪，其特征是所述的降噪模 块包括电容C、电感L和电阻R，电阻R的一端作为释噪模块的信号输入端 接带冷端补偿的热偶放大模块的信号输出端，电阻R的另一端分别接电容C 和电感L的一端，电容C的另一端接地，电感L的另一端作为降噪模块的信号输出接单片机的数据信号输入端。
全文摘要
一种淬火介质冷却特性测试仪，它包括带冷端补偿的热偶放大模块、降噪模块、单片机、数据存储器、键盘和显示器，带冷端补偿的热偶放大模块的输入端接热电偶的输出端，带冷端补偿的热偶放大模块的输出端接降噪模块的输入端，降噪模块的输出端接单片机的数据输入端，单片机的存储端接数据存储器，单片机的控制输入端与键盘相连，单片机的显示输出端接显示器。本发明能实时计算冷却速度，具有直观显示计算结果，存储信息量大和数据传输高速便捷的优点。
文档编号G01N25/18GK101477070SQ20091002911
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者左永平, 林天泉, 聂晓霖, 益 郑 申请人:南京科润工业介质有限公司