基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制

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摘要
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
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
壁硬度的精确、实时的测量。
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
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
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
( e; B4 b6 |7 {3 TC语言开发设计。
, {4 O5 N2 c8 c0 y; h: ~% E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
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
! p, E3 i+ X& d5 ?0 r: M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
1 y9 ?+ q. g* ], u. X* g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
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
! d! q5 a, _+ q5 b体调式工作。
, j/ U9 \, u+ d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:
油缸、汽缸等，实际应用价值很高。
. [! S8 D! F/ I5 V6 i关键词:内壁硬度单片机力传感器位移传感器 AD620
, {4 E$ Z* f8 V) @第一章绪论
! z7 d& p* U3 G" b- @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
8 r$ x  q; O7 ~2 y: N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。
' F4 B+ z% p8 D8 S' y/ d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，
3 U+ v$ r# y7 `! N3 c" g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。
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)
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
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。
7 n; L3 F  ?! M# x- `1. 1泵管硬度测试仪项目的提出
: t: M$ t  `0 u3 |: H. [3 z- d: F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
( F" P& g% I" j+ p1 d$ B0 h# k+ s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
" M$ J* X0 ~0 i9 f8 [" n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
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
9 R- }7 K$ b1 t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,
5 J+ `% F0 k. P. K( U" W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
5 q: K1 P& M( N5 L' D! F% q8 k% l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