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《基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)設計設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)設計緒論2第一章基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)概述2第二章設計思路3第三章使用模塊及相應硬件概述43.1電感傳感器43.2正弦激勵電路63.3相敏檢波電路設計73.4程控放大電路83.5A/D轉換電路模塊93.6單片機模塊153.7LCD顯示模塊183.8無線傳輸模塊20第四章心得體會31參考文獻3232基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)設計緒論隨著現(xiàn)代制造業(yè)的規(guī)模逐漸擴大，自動化程度愈來愈高。要保證產(chǎn)品質量，對產(chǎn)品的檢測和質量管理都提出了更高的要求。我們?yōu)榇艘O計一種精度的檢測位移的儀器。電感測微儀是一種分辨率極高、工作可靠、使用壽
2、命很長的測量儀,應用于微位移測量已有比較長的歷史.國外生產(chǎn)的電感測微儀產(chǎn)品比較成熟,精度高、性能穩(wěn)定,但價格昂貴.國內(nèi)生產(chǎn)的電感測微儀存在漂移大、工作可靠性不高、高精度量程范圍小等問題,一直與國外的傳感器水平保持一定的差距.在超精密加工技術迅猛發(fā)展的今天,這種測量精度越來越顯得不適應加工技術發(fā)展的需求.該文針對這些問題,對電感傳感器測量電路進行了一定的設計和改進.對電感測微儀的正弦波生成電路、交流放大電路、帶通濾波電路、相敏檢波電路等進行分析及相應設計。第一章基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)概述電感微位移傳感器是一種建立在電磁感應基礎上，利用線圈的自感或互感系數(shù)
3、的改變來實現(xiàn)非電量(主要是位移)測量的低本、高精度測量儀，因為其分辨力高、使用壽命長、工作性能穩(wěn)定，應用于微位移測量己經(jīng)有很長的歷史，進行高精度微位移測量時選用電感位移傳感器已經(jīng)成為一種共識。此設計采用差動變壓器的激勵電源電路和相敏檢波電路等，以達到測量微小位移的目的。設計要求：測量范圍0.1~0.5mm；32基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)設計綜合測量誤差小于1%；測量結果LCD實時顯示；配備無線數(shù)傳功能；第一章設計思路該系統(tǒng)主要包括電感式傳感器、正弦波振蕩器、放大器、相敏檢波器、A/D轉換、LCD顯示及單片機系統(tǒng)。正弦波振蕩器為電感式傳感器和相敏檢波器提供了
4、頻率和幅值穩(wěn)定的激勵電壓，正弦波振蕩器輸出的信號加到測量頭中由線圈和電位器組成的電感橋路上。工件的微小位移經(jīng)電感式傳感器的測頭帶動兩線圈內(nèi)銜鐵移動，使兩線圈內(nèi)的電感量發(fā)生相對的變化。當銜鐵處于兩線圈的中間位置時，兩線圈的電感量相等，電橋平衡。當測頭帶動銜鐵上下移動時，若上線圈的電感量增加，下線圈的電感量則減少；若上線圈的電感量減少，下線圈的電感量則增加。交流阻抗相應地變化，電橋失去平衡從而輸出了一個幅值與位移成正比，頻率與振蕩器頻率相同，相位與位移方向相對應的調制信號。此信號由相敏檢波器鑒出極性，得到一個與銜鐵位移相對應的直流電壓信號，經(jīng)放大和A/D轉換后輸入
5、到單片機，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理進行顯示。32基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)設計第一章使用模塊及相應硬件概述3.1電感傳感器傳感器是獲取被測量信息的元件，其質量和性能的好壞直接影響到測量結果的可靠性和準確度，衡量其質量的特性有許多，主要包括靜態(tài)和動態(tài)兩個方面。當被測量不隨時間變化或變化很慢時，可以認為輸入量和輸出量都和時間無關。表示它們之間關系的是一個不含時間變量的代數(shù)方程，在這種關系的基礎上確定的性能參數(shù)為靜態(tài)特性；當被測量隨時間變化很快時，就必須考慮輸人量和輸出量之間的動態(tài)關系。這時，表示它們之間關系的是一個含有時間變量的微分方程，與被測量相對應的輸出響應特性稱為動
6、態(tài)特性。電感式位移傳感器是把被測移量轉換為線圈的自感或互感的變化，從而實現(xiàn)位移的測量的一類傳感器。它具有靈敏度高、分辨力大，能測出±0.1um甚至更小的線性位移變化和0.1度的角位移,輸出信號比較大,電壓靈敏度一般每毫米可達幾百毫伏,因此有利于信號的傳輸.測量范圍為±25um-50mm,測量精度與電容式位移傳達室感器差不多,但是它的頻率響應較低,不宜于高頻動態(tài)測量。電感式傳感器有非常廣泛的用途。例如：可測量彎曲和偏移；可測量振蕩的振幅高度；可控制尺寸的穩(wěn)定性；可控制定位；可控制對中心率或偏心率。32基于電感傳感器的微位移測量系統(tǒng)設計將被測量的非電量轉換為互感變
7、化量的傳感器稱為互感式傳感器。這種互感式傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級繞組都用差動形式連接，故有被稱為差動變壓器式傳感器，簡稱差動變壓器，在這種傳感器中，一般將被測量的變化轉換為變壓器的互感變化，變壓器初級線圈輸入交流電壓，次級線圈則互感應出電動勢。差動變壓器結構有變隙式、變面積式和螺線管式。電感傳感器具有以下優(yōu)點：結構簡單可靠、輸出功率大，抗干擾能力強，對工作環(huán)境要求不高，分辨力較高（如在測量長度是一般可達0.1μm），示值誤差一般為示值范圍的0.1%-0.5%，未定性好。但它的缺點是頻率響應低，不宜用于快速動態(tài)測量。一般來說，電感傳感器的分辨
8、力和示值誤差與示值范圍有關。示值范圍大
