基于嵌入式系统的磁法涂层测厚仪的研制

论文摘要

在石油、化工企业中,传输管道的防腐镀涂层厚度检测是关系到防腐效果和经济效益的重大课题。电磁法无损测量技术凭借对铁磁性基体表面的非磁性涂层进行精确测量的优势,被广泛应用于石油管道的防腐涂层厚度测量。并且随着人工智能技术的高速发展,推动了电磁无损检测仪器向智能化方向发展。因此,本课题开展了基于嵌入式系统的磁法涂层测厚仪的研制,利用嵌入式系统的优势提高了传统测厚仪的检测速度,使其具有存储容量大、测量精度高等优势。本文论述了基于嵌入式系统的磁法涂层测厚仪的测量原理和软硬件设计。该仪器通过合理地选择元器件,解决了信号间的各种干扰和提高了系统的稳定性,并消除了电感式传感器的非线性误差。为提高存储容量和仪器性能,该测厚仪还选用了高性能单片机MSP430F149作为控制核心,满足了低功耗、高速率的设计需要。同时,在MSP430F149上移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-II,作为软件的开发平台,使软件设计模块化,缩短了开发周期。μC/OS-II的应用还使厚度测量获得了更好的实时性,为系统的扩展和升级提供方便。该仪器还支持中文输出显示,更具人性化。并利用USB接口芯片CH375扩展了USB接口,方便向上位计算机传递检测数据和数据分析处理。论文最后对磁法涂层测厚仪进行了实验和测试,给出了实验结果,并针对结果进行了精度分析和误差分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究的意义
• 1.2 涂层厚度测量仪概述
• 1.2.1 镀涂层测厚技术的发展现状
• 1.2.2 磁性镀涂层测厚仪开发现状
• 1.3 主文的主要内容
• 第2章 涂层测厚仪的测量电路设计
• 2.1 设计要求与性能指标
• 2.2 传感器测量原理
• 2.3 测量电路的设计
• 2.3.1 传感器的设计
• 2.3.2 激磁电路的设计
• 2.3.3 信号处理单元的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 涂层测厚仪的单片机控制电路设计
• 3.1 MSP430F149 单片机核心电路
• 3.1.1 晶振电路
• 3.1.2 复位电路
• 3.1.3 电源电路
• 3.1.4 实时时钟电路
• 3.1.5 A/D 转换
• 3.2 USB 接口电路
• 3.2.1 USB 接口芯片CH375 介绍
• 3.2.2 USB 接口电路
• 3.3 液晶显示电路
• 3.4 按键电路
• 3.5 本章小结
• 第4章 嵌入式平台的构建
• 4.1 嵌入式系统概述
• 4.1.1 嵌入式实时系统
• 4.1.2 嵌入式实时多任务操作系统
• 4.1.3 嵌入式微处理器
• 4.2 ΜC/OS-II 实时操作系统
• 4.3 ΜC/OS-II 在MSP430F149 上的移植
• 4.3.1 移植的必要性和可行性
• 4.3.2 μC/OS-II 与硬件和软件的结构关系
• 4.3.3 μC/OS-II 在MSP430F149 上的移植
• 4.4 本章小结
• 第5章 测厚仪的软件设计
• 5.1 基于ΜC/OS-II 的实时多任务编程思想
• 5.2 厚度测量仪的任务分析及主程序的设计
• 5.3 厚度测量仪的应用程序的设计
• 5.3.1 按键扫描模块
• 5.3.2 A/D 转换模块
• 5.3.3 液晶显示模块
• 5.3.4 实时时钟模块
• 5.3.5 USB 通信模块
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统测试与误差分析
• 6.1 基于嵌入式系统磁法涂层测厚仪的测试实验
• 6.1.1 实验数据的得出
• 6.1.2 测量精度的分析
• 6.2 主要误差分析
• 6.2.1 误差分析
• 6.2.2 减小误差的措施
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢