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摘 要：本文以设计挤出机压力测量系统为研究目的。根据高分子材料和橡胶机械加工工艺，了解挤出机的工作原理和内部的工作环境，详细的分析了挤出机压力测量产生误差的原因。对传感器的后续信号处理以提高测量精度。信号放大部分选用具有高增益、高共模抑制比、失调小、漂移低和运行稳定等优点的运算放大器ICL7650。完成C51软件编程。
关键词：压力测量；挤出机；信号处理；C51单片机；斩波放大器
随着现代科学技术的不断发展，世界正面临着一场大规模的新的工业革命（又称信息革命），对于信息技术来说，其关键在于信息处理和信息采集两个环节。通过信息传输技术与传输网络，测量，控制和管理相结合，形成了各种各样的应用系统，在工业生产，航空航天、物流商贸和科学研究中发挥着极其重要的作用。本课题压力测量硬件设计便是信息技术中的信息采集和传输技术在工业生产中的具体应用。高精度的压力测量必然会提高生产产品的质量，推动工业生产的发展。
1检测系统的组成
检测系统由被检测对象进行检出、变换、传输、分析、处理、判断、和显示等不同功能的环节组成。检测系统基本由三部分组成：检测元件、变换器件、显示元件。
（1） 传感元件。传感器作为检测系统的第一环节，将检测系统或检测环节过程中所需要的检测信息转化为人们所熟悉的各种信号，这时检测过程的第一步。通常，传感器将被测量转换成以电量为主要形式的电信号。例如将温度、压力、流量、机械位移量转换成电阻、电容、电感或电势等。对传感元件的要求是：1） 输出信号必须随被测量参数的变化而变化，即要求传感元件的输出信号与输入的被测信号之间有稳定的单值函数关系，最好是线性关系。2） 非被测量对传感原件输出的影响应小的可以忽略，否则将造成测量误差。在这种情况下，一般要求附加补偿装置进行补偿或修正。3） 传感原件应尽量少的消耗被测对象的能量，并且不干扰被测对象的状态。
（2） 变换原件。变换原件是传感元件与显示原件之间的部分。它将传感原件输出的信号变成显示原件易于接受的信号。信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如将电阻抗变为电压或电流、对信号进行放大等。为了用传感器输出的信号进一步推动显示、记录仪器和控制器，或将此信号输入计算机进行信号的分析和处理，需对传感器输出的信号作进一步变换。信号变换的具体内容很多，如电桥将电路参数（如电阻、电容、电感）转换为可供传输、处理、显示和记录的电压或电流信号；利用滤波抑制噪声、选出有用信号；对在传感器以及后续环节中出现的一些误差作必要补偿和校正；信号送入计算机前须经模数转换及在计算机处理后送出是需经数模转换等。经过这样的加工使传感器输出的信号变为合乎需要、便于传输、便于显示或记录和可作进一步处理的信号。
（3） 显示元件。显示元件在热工测量中常叫做二次仪表，显示元件是人和仪表联系的主要环节，它的作用是向观测者显示被测参数的量值。因此，要求它的结构能使观测者便于读出数据。显示方式有模拟式、数字式和屏幕画面三种。
2压力测量技术
压力是工业生产过程中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行检测和控制。比如在化学反应中，压力既影响物料平衡，又影响化学反应速度，所以必须严格遵守操作规程，这就需要测量和控制其压力，以保证工艺过程的正常进行。其次压力测量和控制也是安全生产所必须的，通过压力监视可以及时防止生产设备因过压而引起爆破或爆炸。在热电厂中，炉膛负压反映了送风量与引风量的平衡关系，炉膛压力的大小还与炉内稳定燃烧密切相关，直接影响机组的安全经济运行。
3 挤出机压力测量硬件设计
3.1系统总体方案设计。压力测量系统主要包括信号采集部分，信号放大部分，滤波部分，模数转换部分，信号计算综合处理部分和测量显示部分。
3.2信号计算处理及程序编制
3.2.1数据计算处理
选择的压力传感器的量程范围是0～100MP，转换输出的结果D0～D8为8位二进制数。转换输出的结果分别对应着0～100MP的256个压力值，因此需要单片机把A/D转换输出的结果转换成可以显示的压力值，具体的计算方法是：
Pin=（Dout/256）×100，其中Dout是ADC0809输出的8位二进制数。
由公式可知：当ADC0809输出为（11111111）b时，输入压力值Pin=100MP；当AD0809输出为（00000000）b时，输入压力值Pin=00.00MP；当输入电压值为（00010000）b时，输入电压值Pin=6.25MP，但是单片机在进行数学运算时结果只取整数部分，因此计算出来的压力值Pin=6MP。由此看来输出结果非常不准确，所以必须把单片机运算结果中的小数部分保留下来。具体方法是：如果保留小数点后两位，在运算的时候分子乘以100，保留三位小数就乘以1000.小数点后保留两位的公式4-1下：
由公式（4-1）计算，当ADC 0809 输出为（00010000）时，单片机运算结果为625。然后单片机将625除以100的商为6得到百位数6；将625%100得到余数25，再将25/10取商2，得到十位数2；将625/100%10即得到个位数5。这样就可得到压力值的三个数6，2，5，将这三个数送至数码管显示，注意第二个数码管在编程时要考虑将小数点显示出来。
3.2.2系统程序流程
首先初始化，给定时器赋初值，并把"0"的字型码和小数点发送给数码管，使其显示00.00，然后启动AD装换程序，等转换结束由EOC向单片机发出转换结束信号，单片机接受装换结束数据，并开始计算。将计算出的结果送至数码管显示。此时显示的结果即为测量压力值。
4系统模拟调试
硬件搭建完毕后，就可以通过芯片MAX232将程序烧尽单片机，通电后进行调试。51的编程语言常用的有两种：汇编语言和C语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却不强，复杂一点的程序就更难读懂。而C语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远高于汇编语言，因此我们选用C语言进行程序编写。使用C语言就需要C编译器，以便把写好的C程序编译为机器代码，这样单片机才能执行编写好的程序。我们选用KEIL Uvision3 编译器，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持PLM，汇编和C语言的程序设计，它的截面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真等方面也有很强大的功能。最后我们利用KEIL Uvision3 编译器生成用于烧写芯片的HEX文件。最后通过下载线将HEX烧进单片机，进行压力测量调试.
参考文献：
[1] 王家醇. 激光焊接技术的发展与展望[J]. 激光技术，2001，（2）：23～25
关键词：压力测量；挤出机；信号处理；C51单片机；斩波放大器
随着现代科学技术的不断发展，世界正面临着一场大规模的新的工业革命（又称信息革命），对于信息技术来说，其关键在于信息处理和信息采集两个环节。通过信息传输技术与传输网络，测量，控制和管理相结合，形成了各种各样的应用系统，在工业生产，航空航天、物流商贸和科学研究中发挥着极其重要的作用。本课题压力测量硬件设计便是信息技术中的信息采集和传输技术在工业生产中的具体应用。高精度的压力测量必然会提高生产产品的质量，推动工业生产的发展。
1检测系统的组成
检测系统由被检测对象进行检出、变换、传输、分析、处理、判断、和显示等不同功能的环节组成。检测系统基本由三部分组成：检测元件、变换器件、显示元件。
（1） 传感元件。传感器作为检测系统的第一环节，将检测系统或检测环节过程中所需要的检测信息转化为人们所熟悉的各种信号，这时检测过程的第一步。通常，传感器将被测量转换成以电量为主要形式的电信号。例如将温度、压力、流量、机械位移量转换成电阻、电容、电感或电势等。对传感元件的要求是：1） 输出信号必须随被测量参数的变化而变化，即要求传感元件的输出信号与输入的被测信号之间有稳定的单值函数关系，最好是线性关系。2） 非被测量对传感原件输出的影响应小的可以忽略，否则将造成测量误差。在这种情况下，一般要求附加补偿装置进行补偿或修正。3） 传感原件应尽量少的消耗被测对象的能量，并且不干扰被测对象的状态。
（2） 变换原件。变换原件是传感元件与显示原件之间的部分。它将传感原件输出的信号变成显示原件易于接受的信号。信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如将电阻抗变为电压或电流、对信号进行放大等。为了用传感器输出的信号进一步推动显示、记录仪器和控制器，或将此信号输入计算机进行信号的分析和处理，需对传感器输出的信号作进一步变换。信号变换的具体内容很多，如电桥将电路参数（如电阻、电容、电感）转换为可供传输、处理、显示和记录的电压或电流信号；利用滤波抑制噪声、选出有用信号；对在传感器以及后续环节中出现的一些误差作必要补偿和校正；信号送入计算机前须经模数转换及在计算机处理后送出是需经数模转换等。经过这样的加工使传感器输出的信号变为合乎需要、便于传输、便于显示或记录和可作进一步处理的信号。
（3） 显示元件。显示元件在热工测量中常叫做二次仪表，显示元件是人和仪表联系的主要环节，它的作用是向观测者显示被测参数的量值。因此，要求它的结构能使观测者便于读出数据。显示方式有模拟式、数字式和屏幕画面三种。
2压力测量技术
压力是工业生产过程中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行检测和控制。比如在化学反应中，压力既影响物料平衡，又影响化学反应速度，所以必须严格遵守操作规程，这就需要测量和控制其压力，以保证工艺过程的正常进行。其次压力测量和控制也是安全生产所必须的，通过压力监视可以及时防止生产设备因过压而引起爆破或爆炸。在热电厂中，炉膛负压反映了送风量与引风量的平衡关系，炉膛压力的大小还与炉内稳定燃烧密切相关，直接影响机组的安全经济运行。
3 挤出机压力测量硬件设计
3.1系统总体方案设计。压力测量系统主要包括信号采集部分，信号放大部分，滤波部分，模数转换部分，信号计算综合处理部分和测量显示部分。
3.2信号计算处理及程序编制
3.2.1数据计算处理
选择的压力传感器的量程范围是0～100MP，转换输出的结果D0～D8为8位二进制数。转换输出的结果分别对应着0～100MP的256个压力值，因此需要单片机把A/D转换输出的结果转换成可以显示的压力值，具体的计算方法是：
Pin=（Dout/256）×100，其中Dout是ADC0809输出的8位二进制数。
由公式可知：当ADC0809输出为（11111111）b时，输入压力值Pin=100MP；当AD0809输出为（00000000）b时，输入压力值Pin=00.00MP；当输入电压值为（00010000）b时，输入电压值Pin=6.25MP，但是单片机在进行数学运算时结果只取整数部分，因此计算出来的压力值Pin=6MP。由此看来输出结果非常不准确，所以必须把单片机运算结果中的小数部分保留下来。具体方法是：如果保留小数点后两位，在运算的时候分子乘以100，保留三位小数就乘以1000.小数点后保留两位的公式4-1下：
由公式（4-1）计算，当ADC 0809 输出为（00010000）时，单片机运算结果为625。然后单片机将625除以100的商为6得到百位数6；将625%100得到余数25，再将25/10取商2，得到十位数2；将625/100%10即得到个位数5。这样就可得到压力值的三个数6，2，5，将这三个数送至数码管显示，注意第二个数码管在编程时要考虑将小数点显示出来。
3.2.2系统程序流程
首先初始化，给定时器赋初值，并把"0"的字型码和小数点发送给数码管，使其显示00.00，然后启动AD装换程序，等转换结束由EOC向单片机发出转换结束信号，单片机接受装换结束数据，并开始计算。将计算出的结果送至数码管显示。此时显示的结果即为测量压力值。
4系统模拟调试
硬件搭建完毕后，就可以通过芯片MAX232将程序烧尽单片机，通电后进行调试。51的编程语言常用的有两种：汇编语言和C语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却不强，复杂一点的程序就更难读懂。而C语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远高于汇编语言，因此我们选用C语言进行程序编写。使用C语言就需要C编译器，以便把写好的C程序编译为机器代码，这样单片机才能执行编写好的程序。我们选用KEIL Uvision3 编译器，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持PLM，汇编和C语言的程序设计，它的截面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真等方面也有很强大的功能。最后我们利用KEIL Uvision3 编译器生成用于烧写芯片的HEX文件。最后通过下载线将HEX烧进单片机，进行压力测量调试.
参考文献：
[1] 王家醇. 激光焊接技术的发展与展望[J]. 激光技术，2001，（2）：23～25