电涡流式电子秤课程设计

1、1。大学课程设计说明书 课程名称 传感器原理与设计 题 目 电涡流式电子秤的设计 学院（系） 年级专业 学 号 学生姓名 指导教师 教师职称 院（系）：电气工程学院 基层教学单位： 学 号学生姓名专业（班级）设计题目电涡流式电子秤的设计设计技术参数1、测量范围：010kg2、精度：0.013、电桥输出电压：05v4、工作温度：20设计要求1. 理论设计方案及论证2. 电涡流传感器结构设计、理论分析、参数计算3. 测量电路设计、分析、参数计算4. 绘出传感器的结构示意图和测量电路图5. 结合传感器实验平台，将涡流传感器应用于称重：1）静态特性的测试，确定静特性指标2）分析被测物体材料对电涡流特性

2、的影响6. 提交课程设计说明书工作计划周1：文献调研，方案选择；周2：理论推导：根据设计指标进行系统分析，确定参数及验证；周3：敏感元件、传感元件设计、转换电路设计；周4：撰写设计说明书，准备答辩PPT；周5：答辩。参考资料1. 唐文彦 传感器（第4版）机械工业出版社 2007年2. 李科杰 新编传感器技术手册国防工业出版社 2002年3. 其他：传感器原理、接口电路、设计手册类参考书指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2015年 12月 25 日目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc439884829

3、第1章 需求分析与方案选择 第3章 测量误差（1）测量材料对测量结果会产生标定误差；传感器特性与被测体的电导率、磁导率有关，当被测体为导磁材料（如普通钢、结构钢等）时，由于涡流效应和磁效应同时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，使电路的等效阻抗发生变化，从而使输出电压变化，使测得的质量产生误差（2）电源频率不稳定，时贯穿深度发生变化，从而引起电涡流强度的变化，而使传感器阻抗发生变化，导致了传感器输出的变化而造成测量误差。（3）金属片形状和尺寸大小也会造成测量误差。由于探头线圈产生的磁场范围是一定的，而被测体表面形成的涡流场也是一定的。这样就对金属片表面大小有一定要求。通常，以正对探

4、头中心线的点为中心，金属片直径应大于探头头部直径的1.5倍以上；金属片的厚度也会影响测量结果。被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料 HYPERLINK /lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=362198&ss_c=ssc.citiao.link t _blank 导电率、 HYPERLINK /lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=7930007&ss_c=ssc.citiao.link t _blank 导磁率决定。因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降，一般要求厚度大于0.1mm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.

5、05mm以上的铜、铝等弱导磁材料，则灵敏度不会受其厚度的影响。（4）涡流分布对测量值的影响：涡流只存在于金属导体的表面薄层内，在径向也只有一个有限的范围内存在涡流，所以实际上存在一个涡流区。但是在推算涡流损耗功率时，曾把涡流当作均匀分布来处理。这是不符合实际的。实际上，涡流分布是不均匀的、涡流区内各处的涡流密度是不同的。涡流范围随线圈外径 大小而变，并与线圈外径有固定的比例关系，线圈外径确定后，涡流范围也就确定下来了。在线圈外径处，涡流密度最大；在r以内，基本上没有涡流；在r=处，涡流密度将衰减到最大值的5%。因此金属片的半径要大于 。第4章 电涡流式传感器称重实验 （1）实验要求1）了解电涡

6、流传感器称重的基本原理。2）通过实验验证被测物体材质对电涡流传感器称重的影响。 3）通过实验得物体质量与输出电压的关系。（2）实验目的学习电涡流静态标定方法，验证电涡流传感器测量系统的灵敏度与被测物体材质的关系。（3）实验仪器主机箱中的15V直流稳压电源、电压表；、电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、弹性元件、被测体(铁圆片)。（4）实验步骤按照实验电路图接好电路，并将弹性元件和电涡流传感器按照实物图安装好。将电压表量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后开启主机箱电源，记录初始电压值；然后每增加20g砝码，记录一个电压值，直到数据线性化被破坏停止实验。（5）实验实物图图4-1 实验实物图图

7、4-2 实验实物图（6）实验数据记录表4-1 质量m与输出电压U数据m(g)020406080100120140V(V)1.892.212.542.883.243.593.944.27m（g）160180200220240260V(V)4.634.935.265.585.896.11(7)数据处理根据表4-1数据，利用MATLAB作出V-m实验曲线并拟合出直线， 图4-3 v-m曲线和拟合直线图图4-4 程序及拟合直线函数拟合直线方程为： 灵敏度 在线性范围范围内，电压满量程为 最大偏差由图可知，最大偏差处，横坐标；代入拟合直线得 ；最大偏差线性误差： 第5章 设计收获 在这次课程设计中，我也

8、深深明白了合作的重要性。一个人的力量总是有限的，只有通过合作，我们才能更好更快的完成任务。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。参考文献1 唐文彦，传感器（第4版），机械工业出版社，2007. 2张三慧，大学物理学，清华大学出版社，2010.3费业泰，误差理论与数据处理，机械工业出版社，2010

9、4 王煜东，传感器电路应用400例，中国电力出版社，2008.5（德）阿勒斯，多传感技术及其应用，国防工业出版社，20016 赵继文，传感器及应用电路设计，科学出版社，2002.7 黄继昌，传感器工作原理及应用实例，人民邮电出版社，1998.8 李科杰，新编传感器技术手册，国防工业出版社，2002. 9 刘君华，传感器技术及应用实例，电子工业出版社，2008.10 强锡富，传感器（第3版），机械工业出版社，2001.11 单成祥，传感器的理论与设计基础及其应用，国防工业出版社，1999.12赵燕，传感器原理及应用，北京大学出版社，2010.课程设计评分表基础成绩(团队成绩)(1) 设计说明书成

10、绩： 设计方法规范，圆满完成设计任务，有深刻见解和亮点；（45分）设计方法规范，圆满的完成了设计任务；（40分）基本完成设计任务；（35分）没有完成设计任务。（030分）(2) 答辩成绩： 完美地展示了设计方案，条理清晰，表达准确；（45分）较好地展示了设计方案，表达准确；（40分）基本展示了设计方案；（35分）未能合理的展示设计方案。（030分）浮动成绩(个人成绩) （1）设计说明书： 认真完成了报告，表达完整、条理清晰、图表美观。（+1+5分）较好地完成了报告，表达完整，无明显错误。（不浮动）完成了报告，但有较多明显错误。（-5 -1分）完成了报告，但条理不清晰，编排混乱，让人费解。（-10 -5分）报告与他人雷同。（-20分）（2）答辩环节回答问题情况： 思路清晰，回答问题准确、得体；（+5分）能够较好