传感器课程设计77298

1、-电气测量课程设计表头差动变压器位移测量系统设计研究所电子信息工程学院专业化自动化学生姓名学号年薪导师职称2014年10月欢迎下载目录第一章简介.21.1课程设计的目的和意义.21.2课程设计挑战和要求.21.3课程设计时间表.2第二章程序设计.32.1系统功能.32.2系统配置.32.3工作原理.4第三章硬件电路设计.63.1电源模块和低频振荡电路.63.2补偿零剩余电压.63.3相感应检测电路.73.4相移电路.93.5放大器电路. 103.6低通滤波器电路. 11第四章实际操作和数据记录.124.1位移特性测试.124.2实验数据.124.3数据处理.13结论和经验.13参考文献.14一

2、、简介1.1课程设计的目的和重要性这个过程是在我们学习了错误理论、测量和控制电路以及检测技术课程之后，实际应用理论。通过本课程，我们可以更清楚地掌握所学的知识。这是对我们以前学习的过程的测试。我们通过实际操作处理实际问题来提高我们处理问题的能力。这次讲座可以锻炼我们的思维方式和测量误差的处理能力。最终达到培养我们的学习自主性、实践能力、自我创新能力。1.2课程设计挑战和要求1.电源模块和低频振荡电路设计；桥梁设计、放大和检测电路；3.用试验台校准，0100mm时相应的输出为5v。4.位移特性测试：在测试台上安装传感器，驱动工作台，测量相位检测电路的输出值，记录工作台的位移量，评估非线性；5.电

3、源波动测试：更改振荡器的振幅或频率，观察传感器输出信号的变化。1.3课程设计日程步骤内容第一步大会，动员选题第二步查找、设计、实际工作步骤3编写课程设计报告二.程序设计2.1系统功能差动变压传感器是将测量信号的变化转换为线性互感变化的传感器，其工作方式是使用电磁感应将测量位移的变化转换为变压器线圈的互感变化，从测量电路转换为电压或电流的变化量输出，从非电力转换为电力。变压器一级线圈发射器传递交流电压，二级线圈检测电动势。该传感器结构简单，线性好，灵敏度高，测量范围大，受外部干扰影响小，寿命长，广泛应用于工业生产的所有领域。差动变压器位移测量系统使用差动变压器传感器测量小位移。2.2系统配置图2

4、系统电路连接图测量系统的完整框图如图2所示。该测量系统电路部分包括音频振荡器、零剩余电压补偿、信号放大、移相器、相位检测、低通滤波器、数字显示等，与差动变压器传感器和微磁头一起构成位移测量系统。音频振荡器的信号端子差动变压器的第一线圈，第二线圈的输出信号通过零剩余电压补偿和信号放大电路充当相位探测器的发送者信号，相位传感器的输出信号在低通滤波器后显示为数字电压表，其值必须与核心的位移线性成正值。使用相位检测解调技术可以分离有用的信号。差分传感器输出信号放大后，发送者前往相位检测器信号输入部进行相位检测解调，通过低通滤波，输出结果和位移具有线性关系。为了区分位移的方向，使用移相器作为相位检测电路

5、的基准信号生成一个信号2.3工作原理差动变压器传感器类似于由电枢、主线圈、次线圈和线圈骨架组成的变压器。初级线圈用作与变压器原始边缘相对应的差动变压器激励。二次线圈由具有相同结构大小和参数的两个线圈翻转，相当于变压器的二次边缘。差动变压器以磁路、互感为基础工作。一级线圈连接到正弦交流励磁电源(有效值)时，二级线圈检测电动势，输出电压由螺旋微磁头连接到芯，其移动导致芯移动，从而产生线圈互感变化，此时输出电压相应地发生变化。结构和工作原理如图1所示。传感器输出电压与核心位移的理论关系为：(4-1)格式：励磁电源电压，空载输出电压有效值；一次和二次线圈灯数；第一和第二线圈高度；芯的长度。核心偏离中心

6、位置的距离。为恒压源供电时，分子分母包含在误差范围内对传感器线性度影响不大的项目。于是，可以设置：(4-2)设定感测器灵敏度系数：(4-3)在传感器后，给出了值，在误差允许范围内被认为是常数，通过补偿获得，因此，在一定的情况下，可以将常数，即输出电压，视为与核心位移具有线性关系的常数。差分传感器的输出电压与核心位移呈线性关系，因此，可以建立一定的测量电路系统，准确测量电压值，然后利用校准的差动变压器传感器的块输出量之间的关系，准确测量核心移动的小位移。三、硬件电路设计3.1电源模块和低频振荡电路利用集成函数发生器芯片8380和部分电阻电容，产生频率范围数百千赫的正弦信号，通过电力驱动电路提高频

7、带负载能力，并将输出作为激励源，鼓励差动变压器传感器初级线圈，使二级线圈检测电动势。人的耳朵能听到的振动频率称为音频(或音频)，其频率范围从20Hz20KHz以下的频率到辅助声波，在高于20KHz的频率上称为超声波。能产生20Hz-20KHz的振荡器称为音频振荡器。简单地说，它是频率源，通常在PLL中使用。详细的是无需外部信号激励就可以自行将直流电源转换为交流电源的设备。一般分为正负电阻类型。所谓“振动”，意思是交换，振荡器包含从不振动的过程和功能。完成从直流到交流电源的转换。振荡器的作用是把直流电变为交流电。有很多用途。无线电和通信设备产生电磁波。微型计算机产生时钟信号。电压调节器电路产生高

8、频交流电。在此测量中，音频振荡器信号从主盒的Lv端子输出，调整音频振荡器的频率，输出频率为4-5khz(可以通过在主盒的频率表中输入Fin来监视)。峰值-峰值VP-p=2v(可用示波器监视)。3.2零剩余电压补偿图4理论对应于二次线圈的阻抗时，输出电压必须为零。实际上，传感器阻抗是复数阻抗，很难准确到达。零总是有最小输出电压，称为零剩余电压。由于零剩余电压的存在，传感器输出特性在零附近不敏感，限制了分辨率的增加。零点剩余电压过大，线性变坏，灵敏度下降，饱和放大器，切断有用信号，使仪器看不到反应测量的变化。图5为了消除零点剩余电压的影响，引入零点剩余补偿电路，零点残留主要有两个，而绕组的电气参数

9、和几何可能不是完全对称的，磁化时磁性材料的非线性(例如磁饱和、磁滞)的原因。零剩余电压的存在可能引起差动变压器零点附近的不敏感区域，因此，如果该电压较大，通过放大器的最终电平将饱和，影响电路的正常运行，应采取适当的方法补偿。调整电位器RW1和RW2以补偿零剩余电压的简单有效的方法，如图5所示3.3相检测电路相位探测器，顾名思义，两个信号之间的相位检测。在实际应用程序中，这两个信号经常是相同的频率或相互倍数。相位检测的功能和原理1、什么是相位检测电路？相位检测电路是识别调制信号的相位和频率选择功能的检测电路。2、为什么要使用相位检测检查？包络检测有两个问题。首先，解调的主要过程是振幅调制信号的半

10、波或传播整流，在检测器输出中无法确定调制信号的相位。第二，包络检测电路本身没有区分不同载波频率的信号的功能。不同载波频率的信号以相同的方式整流以恢复调制信号，因此没有确认信号的能力。为了提高抗干扰能力，使检测电路具有确定信号相位和频率的功能，必须使用相位检测电路。3、相位检测电路和包络检测电路在功能和电路配置方面最大的区别是什么？功能上，相位检测电路和包络检测电路最大的区别在于相位检测电路识别调制信号相位，确定测量的变化方向，同时相位检测电路具有频率选择功能，提高了测量和控制系统的抗干扰能力。在电路结构上，相位检测电路的主要特征是除了所需的复振幅调制信号外，还输入一个参考信号。如果有参考信号，

11、则可以使用它来确认输入信号的相位和频率。4、相位检测电路和幅度调制电路在结构上有什么相似之处？区别是什么？将调制信号UX乘以幅度1的载波信号，将双向频带幅度调制信号us乘以双向条带幅度调制信号us乘以载波信号，从而通过低通滤波得到调制信号UX。这是相位检测电路在结构上与调制电路相似的原因。两个主要区别是调幅电路将低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号。相位探测器将高频调幅信号与高频载波信号相乘，并在滤波后输出低频解调信号。这将导致相应的输入、输出组合电路与过滤器的结构和参数不同。相位检测电路(与滤波器结合)可以将振幅调制波恢复为原始信号，起到解调的作用。您可以检查信号拓朴。调制和解

12、调过程图6相位检测传感器可以将差动变压器输出的交流信号转换为反映位移不同方向的正负直流信号。该相位检测电路由施密特开关电路和运算放大器组成，在相位检测器的发送者信号与开关信号相反的情况下，以双极传播整流信号输出的情况下，如图所示，输出阴极传播整流波形。图是输入信号团、接收放大器的输出端子、输出端子、接收滤波器发件人侧、交流参考电压信号发件人侧、直流参考电压信号输入。参考电压信号时，通过差分放大器的作用，使d和g处于开关状态，将单边载波的正弦信号转换为电波整流信号。3.4相移电路图7相位移相器由三部分组成，W1调节包括前导0 180度，W2调节包括尾随0 180度，理论上可以调节-180180度，但是W2环离输入信号很远，