工件尺寸测量.doc

工件尺寸测量 目录一任务说明二任务说明三总体设计方案四测量电路与典型器件选择五系统误差分析与评价一、 任务说明任务用途用于测量工件尺寸，待测工件如图所示，要求具备测量数据自动记录和打印功能，并对不合格工件给出相应的报警和控制信号.任务要求1、确定测量方法，并说明其测量原理；2、选定传感器类型，并说明理由 任务说明： 允许误差： 长度： 0.1mm 厚度：0.02mm 宽度：0.06mm二、传感器的选型电容式结构简单，非接触测量，灵敏度高，分辨率也高，但是容易受电磁干扰，受温度影响大，存在寄生电容等缺点电涡流结构简单，灵敏度高，抗干扰能力强，不受油污等介质影响，非接触测量，寿命长存在交流零电位信号，不易用于高频测量超声波能定点及连续测量物位，并提供遥控信号，能实现非接触测量，寿命长，主要用于测量液位，但是其成本相比前者要昂贵压电式结构简单，信噪比大，工作可靠，质量轻，应变片受力的最初阶段接触电阻随压力变化而产生非线性误差，影响灵敏度分析与改进通过以上各类传感器的比较，我们可以看出，电涡流式的传感器最适合我们测量工件的尺寸，所以，我们选择电涡流式传感器。考虑到被测工件在被测面上，由于被测面的不平整而造成的影响，在被测工件的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器L1和L2。这样就提高了测量的精确度，减小了测量误差，具体改进测量图如下：改进型的电涡流传感器测量电路可行性分析为了克服被测工件在被测面上，由于被测面的不平整而造成的影响，在被测工件的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器L1和L2。L1和L2与被测工件表面之间的距离分别为d1和d2。若被测工件厚度不变，则被测工件上、下表面之间的距离总有d1+d2=k(常数)的关系存在。两传感器的输出电压之和为2Uo，数值不变。如果被测工件厚度改变量为L，则两传感器与被测工件之间的距离也改变一个L，两传感器输出电压此时为2UoU。U经放大器放大后，通过指示仪表即可指示出被测工件的厚度变化值。 被测工件厚度给定值与偏差指示值的代数和就是被测工件的厚度。同理，我们可以测出工件的宽度和长度。三、总体设计方案L1L2接口电路VDVV1V2图一:反射式电涡流测量原理框图减法器微机加法器接口电路数字显示A/D报警器F/VF/V数据记录打印记录控制电路控制电路框图相关说明第一步：先把测量开关置于测厚时，当把被测工件置于非金属表面时，这时传感器的上下的 L1、L2各自被测工件表面间就会产生涡流效应，从而引起L1、L2的变化。在接口电路中，L1的变化引起了电桥的不平衡输出经线性放大和检波，再经F/V转换，就可以输出一个与被测量成比例的电压值。 同理，L2也输出一个这样的电压值，两个电压值在加法器内进行运算后输出到减法器，我们给减法器给定一个标准参考电压，这两个电压在减法器里继续运算，输出后的电压经A/D转换后输入微机。当电压值低于或大于某个值的时候，微机控制其该电压值输入到报警器，报警器报警的同时把信号输出到控制电路，从而让控制电路控制相关设备去除不合格的工件；当电压值在某个值范围内时，由微机控制该信号输入到数字显示表中，从而检验该工件为合格品。进而输入到数据记录电路中进行数据记录，与此同时也打印出该数据。 第二步：把开关置于测宽开关时，与上同理可以检测出其宽度。 第三步：把开关置于测长开关时，与上同理可以检测出其长度。传感器的主要技术指标精确度3非在线线性度1 3允许误差长度：0.1mm宽度：0.06mm厚度：0.02mm分辨率0.001mm工件材料金属工作温度-10-50 工件尺寸10（长）6 (宽） 2(厚）器件名称器件型号器件数量电容C7只导线若干电阻R6个数字电压表1只电感L11个电感L21个检波器1个晶体振荡器1个系统误差分析与评价恒定系统误差；误差值不随某些测量条件的变化而变化。例如；砝码标准量值的误差及某些仪器的调整偏差都会使我们的测量结果引入恒定的系统误差变值系统误差；累计性系统误差：误差的数据随某些检测系统变化而逐渐增加或逐渐减小。例如；电阻的阻值随温度的升高而逐渐增大引起了测量结果的变化周期性系统误差：误差的数据随某些测量条件周期性变化。例如；由于电源滤波不好，造成仪器示值随电压周期变化。按复杂规律变化的系统误差：误差变化规律复杂，但其规律经多次测量具有重复性，因而可用曲线、表格或经验公式表示消除方法恒定系统误差：我们可以用零值法（又称平衡法）消除，它是把被测量与作为计量单位的标准已知量进行比较，