基于改进热流计法的真空绝热板快速检测研究

摘要

本课题研究以福建省重大科技计划项目（项目编号为2010H6025）“真空隔热板在线微型测量组件的产业化研发”为背景，根据传统热流计法测量绝热材料的理论基础，提出了新的快速测量方案，搭建了真空绝热板实验检测平台，设计出模块化、自动化、检测速度快的真空绝热板在线检测系统。通过对真空绝热板内部测量组件在测试过程的频率信号进行检测、处理和分析，给出真空绝热板隔热性能的参数评估。本文主要研究内容如下:
　　1、依据传统热流计双面平板法测量绝热材料的理论基础，提出了埋入式热流计法测量的真空绝热板快速检测方案;结合VIP板的结构特征，实现了用压电晶体压电效应进行信号转换的无线频率信号传输和通过DSP处理器进行频谱分析追踪信号频率变化的测量和识别方法;最后通过ANSYS软件仿真，对加热条件下不同热传导系数的VIP真空绝热板内部温度场扩散情况进行模拟和分析，验证了检测方法的正确性。
　　2、开发了将压电陶瓷采集信号转换为适合DSP处理器A/D端口接收的频率信号的硬件电路，包括采集转换、放大和滤波电路等;研制了光耦、继电器为控制核心的外部信号处理智能化仪器。
　　3、采用模块化设计方法，引入基于快速傅立叶运算的频谱分析技术，同时实现了DSP处理器测试工作流程中包括定时器、中断程序、A/D转换程序、串口通讯程序以及面向显示器用户终端的软件握手程序等功能模块的软件设计，最终完成真空绝热板在线检测系统的应用软件的开发。
　　4、在实验平台上，通过对不同热传导系数的真空绝热板实验频率信号进行检测、处理和分析计算，确定实验中内部组件的频率变化与VIP实验板热传导系数的线性关系参数，最后通过精度校验实验，分析误差产生的因素并提出减小误差的途径和方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 真空绝热板检测技术的研究现状

1．2．1 国内真空绝热板检测技术研究现状

1．2．2 国外真空绝热板检测技术研究现状

1．3 本课题的来源及意义

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究的目的和意义

1．4 本文的主要研究内容

第二章 原理仿真及系统方案设计

2．1 VIP真空隔热板传热特性仿真

2．1．1 真空绝热板结构介绍

2．1．2 真空隔热板的特性仿真

2．2 检测系统原理

2．2．1 热平板法测导热系数原理

2．2．2 基于压电陶瓷的无损检测方法

2．2．3 检测系统原理

2．3 检测系统总体设计方案

2．4 本章小结

第三章 检测系统的硬件设计

3．1 实验用VIP板及其内部测量组件的设计

3．1．1 VIP板内部测量组件的硬件设计

3．1．2 VIP实验板制作工艺的设计

3．2 检测系统下位机系统电路的硬件设计

3．2．1 电源模块

3．2．2 信号接收模块

3．2．3 测量加热模块

3．3 检测系统上位机系统电路的硬件设计

3．3．1 处理器及相关电路

3．3．2 用户操作终端

3．3．3 通信模块的设计

3．4 扩展模块介绍

3．5 本章小结

第四章 检测系统的软件设计

4．1 智能显示终端的软件设计

4．2 TMS320F28335的软件设计

4．2．1 软件编写环境

4．2．2 总体流程设计

4．2．3 初始化程序模块的程序设计

4．2．4 测量程序模块的程序设计

4．2．5 数据处理程序设计

4．3 本章小结

第五章 系统实验与结果分析

5．1 实验准备工作

5．2 系统实验

5．2．1 实验目的

5．2．2 实验流程

5．2．3 测试信号的采集和处理

5．2．4 数据计算以及参数匹配

5．3 测试数据分析

5．3．1 精度校验

5．3．2 误差分析

5．4 本章小结

第六章 工作总结与展望

6．1 总结

6．1．1 工作总结

6．1．2 本文研究工作的创新点

6．2 展望

参考文献

附录1 检测系统的总硬件电路

附录2 DSP处理器部分源程序

硕士期间发表的论文及专利

致谢