0 前 言

压力容器在化工领域内的使用越来越普遍，化工介质的理化性通常表现为易燃、易爆、腐蚀、剧毒.这些介质一旦泄漏，若不及早发现，及时处理，将造成巨大的损失.当压力容器出现泄漏事故，若未及时发现，造成泄漏的易燃易爆介质遇到明火、剧毒腐蚀性介质在空气中弥漫等情况的发生，带来难以估计的损失.

本文设计了一种基于AT89S51单片机的压力容器故障检测装置，针对其内部故障(如压力、温度、罐体裂纹等)进行实时检测，排除压力容器存在的安全隐患，在大大降低恶性事故发生的同时，保证压力容器的安全运行，带来巨大的社会经济效益.

“柳”作为女性的象征在诗词成语中大量运用，由积极的正面的意义不断扩展，逐渐包含贬低之意。“柳”蕴含妓女之意最早见于杜甫《严中丞枉驾见过》诗：“元戎小队出郊炯，问柳寻花到野处。”后来这一意义在文学作品中依然沿用，比如：《儒林外史》一七回：“这样好天气，他先生正好到六桥探春光，寻花问柳，做西湖上的诗。”《金瓶梅》八二回：“韩道国与来保两个，且不置货，成日寻花问柳，饮酒宿娼。”在现代汉语中，“残花败柳”、“寻花觅柳”、“路柳墙花”、“花街柳巷”、“柳营花阵”等成语依然保留了“柳”的这一意义。

1 系统工作原理

通过对压力容器现场故障检测，将检测到的信号通过传感器送入放大滤波电路、采样保持电路，再通过A/D转换器送入单片机，并通过显示电路实时显示压力、温度值.在运算过程中，同时设定压力、温度上下限值，一旦测量值超出允许的范围或存在裂纹时，报警电路报警.系统总体结构如图1所示.

1937—1939年福建省结合国民政府颁布的教育政策，制定实施了切合本省实际的战时教育政策。为适应抗战需要，福建省设立义务教育实验区，创建实验基地，积累战时教育经验，在全省范围内普及、推广战时教育。其中，在义务教育实验区“编辑非常时期小学教材”［21］14，该教材由各校职员依据编辑大纲编写；“为实施非常时期儿童训练起见特组织福建省义务教育实验区少年团”［21］34，同时加强少年团的精神训练、体格训练、知能训练、技能训练、纪律训练以及特种训练［21］34-35。

  

图1 系统总体框图

以压力信号采集为例，采用电阻应变片式传感器，它是利用金属丝在外力作用下发生机械形变时，将力学信号转换为电信号的传感器，核心元件为电阻应变片，其结构如图2所示.

主要由1-敏感栅、2-基底、3-盖片、4-引线等组成.当压力容器实际压力发生变化时，被测对象产生微小机械形变，应变片随之发生相应变化，同时应变片电阻值也发生相应变化.当测得应变片电阻值变化量为ΔR时，便可得到被测对象的应变值.采用的是桥式不平衡测量电路，将电阻应变片式传感器的电桥的输出端和直流放大器相连接，信号不受元件和导线的分布电容以及分布电感的影响，有着较强的抗干扰能力.

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图2 电阻应变片结构示意图

  

图3 AD620内部等效图

简化设计就是指产品在设计过程中，将构成产品的元件尺寸精度、形位要求、结构或构成整个部件或系统的要求进行简化，在保证性能要求的前提下达到最简化状态，以便于制造、装配和维修，以及提高可靠性的一种设计。具体到悬浮控制器中，主要表现如下文所述。

 

比如说，在教学“以此函数的图像和性质”时，教师要做好启发的准备，要让学生去走进实际知识中。教师可以为学生准备这样的一个题目，x=（n-1）y-2n是x关于y的一次函数，你可以添加一个适当的条件求出它的解析式吗？在提问后，教师可以先告诉学生，这个答案是不限制一个的，你们可以尝试多求出几个答案。学生在分析这道题中，其思维可以得到有效的释放，由于答案不限制一项，就算是某些学生算的比较快，其他学生也都能投入到计算中。同时随着学生们纷纷说出自己的答案，课堂的导向也从教师转变为学生，学生主体性得到有效的展现，不仅活跃了课堂的氛围，学生的思维也得到了有效的发散。

U12 =iG(R1+R2+Rg)

 

所以，调整电阻Rg就可以对放大器的增益进行调节，整个电路是对称的，故调整时不会降低共模抑制比.

 

放大器增益计算公式如下：

假设图3中电阻R1=R2=R，那么A1、A2两输出端的电压差U12为：

 

代入得：

测量放大电路选用AD620型放大器，内部结构如下图3所示.

所求放大器的增益Aν等于

电路的工作原理如下：A1与A2均工作在负反馈状态，同相输入端和反相输入端电压相等，即Rg两端的电压分别为Vin+、Vin-.所以：

G=49.4KΩ/Rg+1

将放大后的型号经A/D转换器送入单片机，并判断是否超出警戒值，若超出则报警，同时也可显示当前压力值.

2 系统硬件设计

图2为系统硬件部分，分别由压力采集电路、温度采集电路、裂纹采集电路、滤波电路、采样保持电路、A/D转换电路、报警电路、显示电路等几个重要部分组成.

  

图4 系统硬件图

硬件设计中，控制核心选用AT89S51单片机,采用40个引脚、双列直插封装(DIP)方式；A/D转换器选用ADC0809芯片；采样保持电路选用AD582，在转换时间内要求模拟信号保持数值不变，从而确保转换的精度；采用发光二极管以及电铃声音进行报警，设计中共有三个发光二极管，分别代表压力、温度以及裂纹.三个发光二极管都采用共阴极接法，正常工作时不发光，发生问题时参数值超出警戒线时二极管发光，同时报警器报警，直到问题解决后二极管熄灭；显示电路采用八段LED数码管作为显示元件，采用7219芯片做驱动，与八段LED显示器相连接：MAX7219与单片机有4根连线，除去共用的RST以外，实际上7219只占用了单片机的3个端口线，其中P0.1为LOAD信号，实现的功能是数据锁存；P2.3提供了DIN，是串行通信数据线；P2.4提供的是时钟信号.单片机与7219是单工通信，CPU将地址以及数据送到7219，之后是由7219的寄存器按控制要求工作，显示数值.

3 系统程序设计

压力容器中压力、温度以及裂纹数据的测控，在单片机的控制下，对压力、温度、裂纹信号中的某一路信号进行数据的处理，通过选通开关实现选择.程序流程如图4所示.当有外部脉冲信号时，单片机响应中断开始数据处理，当系统工作正常时，显示当前的测量数值，如果超过上下限则进行报警，显示故障值.

  

图5 主程序流程图

4 结束语

在生产实际中，研究基于单片机的压力容器故障检测装置，可以及时准确的排除许多存在安全隐患的压力容器，保证压力容器的安全运行，在大大降低恶性事故发生的同时，带来了巨大的社会经济效益.

参 考 文 献

[1]严钟豪，谭祖根.非电量电测技术(第2版)[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]郭锥.基于单片机的膛壁温度报警系统[D].南京理工大学，2006.

[3]杨帮文.新编传感器实用宝典[M].北京：机械工业出版社，2005.