基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制

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摘要
8 Q! C# `8 z/ W! M: O0 d" T" k2 m本课题研制的是抽油机泵管内壁硬度的测试仪器,主要解决目前国内尚无金属管
9 v7 T3 w* j2 l件内壁硬度测试装置，替代国外进口，保证金属管状物内壁，尤其是距管口较远处内
8 d" G: o1 O: O8 S5 e" s. I% _! |1 Q7 b壁硬度的精确、实时的测量。
  C/ d/ A, E  Q8 I6 H  c+ G( x该测试仪器是以80C552为核心的嵌入式计算机应用系统，通过高精度的力传感
9 q  x) w& ?  D! m3 h2 I器、位移传感器及机械传动装置，对泵管内壁硬度实施高精度、智能化、数字化的测
- R' O8 @9 s( h0 t9 O量，该系统具有测试、显示、存储、回放、查询、打印、通讯等功能。软件程序采用
C语言开发设计。
本课题研究要进行整个系统的软、硬件设计，设计和研制一台可以现场实时应用
! E. ]0 }5 K% y: l$ [的泵管内壁硬度测量装置。所设计和研制的主要内容有:系统的总体结构设计，机械
/ S3 t/ c1 h7 |$ B6 a9 z# m  Y5 O传动部分结构设计，高精度负荷传感器设计;控制主机设计包括放大板设计，单片机
基本电路和外设的设计:软件设计包括控制软件和算法软件等,主要有接口程序设计，
键盘接口程序，显示接口程序，打印接口程序，存储结构程序，应用程序等;并进行
( {) Y3 @! Z/ {+ a; h5 x9 k- G" j基于单片机的硬度测试仪的系统调试结果的误差分析,进行硬度测试仪系统调试等具
2 r# E$ @, i  X0 S2 m体调式工作。
所研制的系统应用领域很广泛，可应用到其他金属管状物的内壁硬度测量，如:
$ k$ A) B/ l6 M. V$ z油缸、汽缸等，实际应用价值很高。
- M$ j/ E# c' l# m关键词:内壁硬度单片机力传感器位移传感器 AD620
第一章绪论
7 t6 X3 u+ `5 A! Z, C金属零件材料的表面的硬度，是表征其力学性能的重要参数，因此，在机械零件
6 V- G4 f8 \$ V+ g; X8 H的设计和制造中，正确确定和准确测量金属表面硬度具有重要意义。
特别是对于以内壁为工作表面的金属管件(如泵筒、油缸、汽缸等)的表面硬度，
5 c- M6 `2 @3 `+ w1 d对其工作性能有着更为重要的影响，因此，在这些金属管件的生产和维修工作中，对
其进行内壁表面的硬度测量是实现质量控制和监测的重要内容。
; w! y% p9 N9 l; j/ f泵管硬度测试仪正是基于上述需求，按照中华人民共和国国家标准(GB230-83)
0 V3 j  R' \7 P4 N( q0 |一《金属洛式硬度试验方法》中的有关规定，结合测量金属管件内壁表面硬度的实际
4 G; J* C5 K3 ^( z情况而研制的一种适用于不同管径,在距管口较远处亦可对金属管件内壁硬度进行准
确测量的高精度、智能化、数字化的测量系统。
* `% J7 L2 p4 @6 t9 f1. 1泵管硬度测试仪项目的提出
& C& R) k9 w. n# O+ `4 m4 l) C0 w- Y对于外形简单的金属部件的外表面的硬度测量，目前国内外均有较成熟的技术和
准确的测量仪器，然而对于金属管件内壁表面,特别是距管口较远处内壁表面硬度的
& t- c" B1 I- v0 ?( O* F测量，目前国内尚不能生产准确可靠的测量设备，主要依靠进口奥地利EMO公司的机
械式硬度计，致使多数上述金属管件的生产和维修单位，只能对其进行破坏性硬度测.
量，即抽样解剖极少数的产品，用普通外表面硬度计进行测量，这样既不能对产品进
  `  }: O3 u8 O+ P4 ~- _5 ]行全面的检测，又浪费了人力和物力，只有极少数单位为了对金属管件进行无损硬度
测量，不得不用高昂的外汇开支从国外引进机械式的泵管内壁硬度计，据初步统计,
" z- s0 L4 X9 n目前仅辽河油田就有十多个泵管生产和维修单位，每年生产和维修近十万台泵管，对
泵管内壁硬度测试仪的需求日益迫切。



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正确确定和准确测量金属表面硬度具有重要意义