课程设计论文

1、吉林化工学院传感器原理课程设计说明书学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师：王严东教师职称：讲师起止日期：2007. 12. 252008. 01. 08吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology传感器原理课程设讣任务书题目名称传感器原理课程设计主要技术提供NE5532运放，变阻器，电阻，模板等条件设计内容用2-4个运放设计一放大电路对一种传感器进行放大阶段周次计划完成工作量指导教师检查意见第一周设计原理图，利用器件制作放大器第二周完成传感器课程设计论文考指导教师：年 月曰核评语答辩 成 绩教研室主任：年 月曰目 录摘要 2第1章放大器 31. 1

2、运算放大器概述 31.2历史31. 3原理31. 4应用41. 5本设计原理图 4第2章传感器 62. 1温度传感器概述2. 3传统的分立式温度传感器一热电偶传感器的原理及发展结论 8参考文献 9摘要利用三个运放设计一个放大器，对温度传感器进行放大并读数。利用温度传感器把温度信号转换为电压信号，再通过自己设计的放大器进行 放大，最后利用数字表读数，变成数字信号。关键词：温度传感器、NE5532运放、变阻器第1章放大器1.1运算放大器概述运算放大器（常简称为“运放”），具有很大开环增益和深度负反馈的直流 放大器。曲于改变反馈网络，输出信号是输入信号经某种数学运算的结果，故名。 广泛用于模拟电子电

3、路、仪器以及模拟计算机中。应用广泛、具有超高放大倍数的 电路单元。可以由分立的器件组成，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技 术的发展，如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多，广泛 应用于儿乎所有的行业当中。图1.1.1运算放大器1.2历史运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算单元，是模拟电子计算机的基本 组成部件，由真空电子管组成。第一块集成运放电路是美国仙童（fairchild）公司发明的A741,在60年代后期广泛流行。直到今天A741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。1.3原理运放如上图有两个输入端a, b和一个输出端o.也称为倒向输入端（反相输入

4、端），非倒向输入端（同相输入端）和输出端当电压加U-加在a端和公共端（公共端 是电压的零位，它相当于电路中的参考结点.）之间，且其实际方向从a端指向公共 端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反.当输入电 压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同.为了区 别起见,a端和b端分别用“-和+号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正 负极性.电压的正负极性应另外标出或用箭头表示.一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻 抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分 放大器。运放的供电方

5、式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可 在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运 放，输出在电源与地之间的某一范围变化。1. 5本设计原理图图1.5. 1设计原理图第2章传感器2.1温度传感器概述科学技术离不开测量。测量的U的就是要获得被测对象的有关物理或化学性 质的信息，以便根据这些信息对被测对象进行评价或控制，完成这一功能的期间就 称之为传感器。传感器是信息技术的前沿尖端产品，被广泛用语工农业生产、科学 研究和生物等领域，尤其是温度传感器，事业范围广，数量多，居各种传感器之 首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：（1）传统的分立式温

6、度传感器（含敏感元件）；主要是能够进行非电量和电 量之间转换。（2）模拟集成温度传感器/控制器：（3）智能温度传感器。前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、 由集成化向智能化、网络化的方向发展。2. 2传感器的分类传感器分类方法很多，常用的有2种:一种是按被测的参数分，另一种是按变 换原理来分。通常按被测的参数来分类，可分为热工参数:温度、比热、压力、流 量、液位等;机械量参数:位移、力、加速度、重量等;物性参数：比重、浓度、算监 度等;状态量参数:颜色、裂纹、磨损等。温度传感器属于热工参数。温度传感器按传感器于被测介质的接触方式可分为2大类:一类是接触式温度传感 器，一类是非接触式温度

7、传感器，接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良 好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这时的示值即为被测对象的温 度。这种测温方法精度比较高，并在一定程度上还可测量物体内部的温度分布，但 对于运动的、热容量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产 生很大的误差。非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。LI前最常用的是辐射热交换原理。此 种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小U标及热容量小或变化迅速的对象， 也可测温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。2. 3传统的分立式温度传感器一热电偶传感器的原理及发展热电偶传感器是丄业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对

8、象直 接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精确度;测量范围广，可从-50°C- 1600°C进行连续测量，特殊的热电偶如金铁-银辂，最低可测到-269C,钩-铢最高 可达 2800°C o热电偶传感器主要按照热电效应来工作。将两种不同的导体A和B连接起来，组 成一个闭合回路，即构成感温元件，如图1所示。当导体A和B的两个接点1和2 之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这 种现象即称为热电效应，也叫温差电效应。热电偶就是利用这一效应进行工作的。 热电偶的一端是将A、B两种导体焊接在一起，称为工作端，置于温度为t的被测 介质中。另一

9、端称为参比端或自由端，放于温度为to的恒定温度下。当工作端的 被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入讣算机进行处理， 即可得到温度值。A1 1 <t0B图2. 3.1热电偶传感器的原理热电偶两端的热电势差可以用下式表示：Et=E(t)-E(tO)式中:Et热电偶的热电势E(t)-温度为t时的热电势E(tO)温度为10时的热电势当参比端的温度tO恒定时，热电势只于工作端的温度有关，即Et二f(t)。当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径 无关，只与热电极的成分及两端的温度有关。结论它是由运放A1,A2,按照同向输入法组成第一级差分放大电路

10、，运放A3组成 第二级差分放大电路，在第一级电路中，VI, V2,分别加到A1,A2的同向端，R1和 俩个R2组成反馈网络，引入负反馈，俩个运放的俩端输入形成虚短和虚断，因而 有Vrl=Vl-V2 和 Vr1/Vr2=(V3-V4)/2(R2+R1)故得：V3-V4二(2R2+R1)VR1/R1 二(1+2R2/R1) (V1-V2)根据 V0=R4 (Vi2-Vil)/Rl 得V0二一R4 (V3-V4) /R3=R4 (1+2R2/R1) (Vl-V2)/R3于是电路的电压增益为:Av=VO/(V1-V2)=-R4(1+2R2/R1)/R3在放大器中，通常R2, R3, R4为固定的，R1是可