畢業(yè)設計-基于電感傳感器的路徑中心檢測裝置設計

桂林理工大學課程設計（論文）題目基于電感傳感器的路徑中心檢測裝置設計作者屆別系別專業(yè)指導教師職稱完成時間2012年月日目錄摘要1ABSTRACT21緒論411引言12傳感器介紹513研究的基本內容，擬解決的主要問題62整體的方框圖與工作原理83各個單元電路的設計8318051單片機簡介832電感式位移傳感器的基本原理1233電感測頭的結構1434正弦波電路的設計1435零點殘余電壓的調整1636交流放大電路1737相敏檢波電路1838A/D轉換及顯示電路194軟件部分的設計41本系統(tǒng)設計的程序流程圖2242單片機8051的C語言程序清單224、致謝245、參考文獻25摘要隨著現(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方弦波生成電路、交流放大電路、檢波電路等進行了分析和相應的設計。關鍵詞電感傳感器、交流放大器電路、檢波電路、單片機處理電路、顯示電路、硬件調試。ABSTRACTANEWHIGHPIRACIESINDUCTANCESENSORISDEVELOPEDTHISSENSORCONSISTSOFAHIGHPIRACIESINDUCTANCEPROBEANDSIGNALPROCESSINGCIRCUITTHECIRCUITADOPTSPEAKSAMPLINGTECHNIQUEANDDIRECTDIGITALOUTPUTINTERFACETOSUBSTITUTETHECONVENTIONALPHASEFREQUENCYDETECTIONTECHNIQUEANDANALOGOUTPUTINTERFACETHENON2LINEARITYISALSODECREASEDINADDITION,THECIRCUITADOPTSFREQUENCYANDAMPLI2TUBESTABILIZINGTECHNIQUETOOTHEACCURACYANDSTABILITYOFTHESENSORCIRCUITSALSOINCREASEDGREATLYKEYWORDSINDUCTANCESENSOR,EXCHANGEAMPLIFIERCIRCUIT,DETECTIONCIRCUIT,SCMPROCESSINGCIRCUIT,SHOWCIRCUIT，HARDWAREDEBUGGING1緒論11引言傳感器檢測技術是實現(xiàn)超精位置和軌跡方向的前提和基礎。精密檢測和超精密檢測過程中不僅要對路徑的位置進行檢測，而且要檢測出路徑軌跡的方向，如果沒有權威性的檢測技術和儀器，就不能檢測出路徑的位置和軌跡方向。檢測和顯示軌跡方向和是不可分的，檢測是對路徑軌跡的檢測，顯示是對檢測出的路徑信息進行顯示。因此，路徑中心檢測技術已經(jīng)成為整個超精密路徑檢測中一項至為關鍵的技術。檢測技術和裝置是自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。任何生產(chǎn)過程都可以看作是“物流”和“信息流”組合而成，反映物流的數(shù)量、狀態(tài)和趨向的信息流則是人們管理和控制物流的依據(jù)。人們?yōu)榱擞心康牡剡M行控制，首先必須通過檢測獲取有關信息，然后才能進行分析判斷以便實現(xiàn)自動控制。所謂自動化，就是用各種技術工具與方法代替人來完成檢測、分析、判斷和控制工作。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)組成，分別完成信息獲取、信息轉換、信息處理、信息傳送及信息執(zhí)行等功能。在實現(xiàn)自動化的過程中，信息的獲取與轉換是極其重要的組成環(huán)節(jié)，只有精確及時地將被控對象的各項參數(shù)檢測出來并轉換成易于傳送和處理的信號，整個系統(tǒng)才能正常地工作。因此，自動檢測與轉換是自動化技術中不可缺少的組成部分。檢測系統(tǒng)或檢測裝置目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。帶有微處理機的各種智能化儀表已經(jīng)出現(xiàn)，這類儀表選用微處理機做控制單元，利用計算機可編程的特點，使儀表內的各個環(huán)節(jié)自動地協(xié)調工作，并且具有數(shù)據(jù)處理和故障診斷功能，成為一代嶄新儀表，把檢測技術自動化推進到一個新水平。12傳感器介紹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態(tài)特性?，F(xiàn)在我們有很多測量磁場的方法，磁場傳感器利用了物質與磁場之間的各種物理效應磁電效應（電磁感應、霍爾效應、磁致電阻效應）、磁機械效應、磁光效應、核磁共振、超導體與電子自旋量子力學效應。下面列出了一些測量原理以及相應的傳感器（1）電磁感應磁場測量方法電磁線磁場傳感器、磁通門磁場傳感器、磁阻抗磁場傳感器。（2）霍爾效應磁場測量方法半導體霍爾傳感器、磁敏二極管，磁敏三極管。以上各種磁場測量方法所依據(jù)的原理各不相同，測量的磁場精度和范圍相差也很大，1011107G。我們需要選擇適合車模競賽的檢測方法，除了檢測磁場的精度之外，還需要對于檢測磁場的傳感器的頻率響應、尺寸、價格、功耗以及實現(xiàn)的難易程度進行考慮。我們選取最為傳統(tǒng)的電磁感應線圈的方案。它具有原理簡單、價格便宜體積?。ㄏ鄬π。?、頻率響應快、電路實現(xiàn)簡單等特點，適應于初學者快速實現(xiàn)路經(jīng)檢測的方案。13研究的基本內容，擬解決的主要問題該電感傳感器的路跡中心檢測裝置電路主要包括電感式傳感器、方波信號源、交流放大器電路、檢波電路及單片機系統(tǒng)。方波振蕩器為電感式傳感器和相敏檢波器提供了頻率和幅值穩(wěn)定的激勵電壓，方波振蕩器輸出的信號加到漆包線。由電磁學可知，導線周圍的空間充滿了交變的電磁場，如果在里面放置一個電感線圈，電磁感應會使線圈中產(chǎn)生交變的電流。在導線位置和導線中電流既定的條件下，線圈中感應電流或者電壓是空間位置的函數(shù)。因此，電感線圈就可以作為傳感器。檢測裝置經(jīng)3組電感式傳感器感應的交變電流大小來確定導線偏移方向和偏移距離量以及偏移大小，當導線與檢測裝置平行且處于檢測裝置的中間位置時，兩線圈的感應電流相等，導線無偏移檢測裝置。當導線處于檢測裝置左邊時，檢測裝置左邊的電感的感應電動勢減掉右邊的電感的感應電動勢大于0；若導線處于檢測裝置右邊時，檢測裝置左邊的電感的感應電動勢減掉右邊的電感的感應電動勢小于0；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。此信號經(jīng)放大，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)A/D轉換器輸入到單片機，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理進行顯示。電感式傳感器測位移時，由于線圈中的電流不為零，因而銜鐵始終承受電磁吸力，會引起附加誤差，而且非線性誤差較大；另外，外界的干擾如電源電壓頻率的變化，溫度的變化也會使輸出產(chǎn)生誤差。所以在實際工作中常采用差動形式，這樣既可以提高傳感器的靈敏度，又可以減小測量誤差。兩個完全相同的單個線圈的電感式傳感器共用一個活動銜鐵就構成了差動式電感傳感器。采用差動式結構除了可以改善線性、提高靈敏度外，對外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等也基本上可以相互抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測量誤差。零點殘余電壓也是反映差動變壓器式傳感器性能的重要指標。理想情況是在零點時，兩個次級線圈感應電壓大小相等方向相反，差動輸出電壓為零實際情況是兩組次級線圈的不對稱鐵心的BH曲線的非線性，以及激勵電源存在的高次諧波等因素引起零點處U0知。其數(shù)值約為零點幾毫伏，有時甚至可達幾十毫伏，并且無論怎樣調節(jié)銜鐵的位置均無法消除。零點殘余電壓的存在，使傳感器的靈敏度降低，分辨率變差和測量誤差增大?？朔k法主要是提高次級兩繞組的對稱性包括結構和匝數(shù)等，另外輸出端用相敏檢測和采用電路補償方法，可以減小零點殘余電壓影響。2整體的方框圖與工作原理電感式位移傳感器元件由靜止的螺管線圈和可在線圈上移動的銜鐵測頭組成,它依據(jù)電磁感應原理工作當線圈由高頻電源驅動時,其兩路引出端將輸出兩個感應電勢,這些信號經(jīng)信號檢出電路綜合后,形成在幅值及相位上隨測頭位置而變的電壓信號,代表了位移量的大小和方向此信號再經(jīng)放大、濾波及整形等初步調理后，由A/D轉換器轉換為對應的數(shù)字量送入微控制器。微控制器對它進行信號處理、存儲以及顯示，獲得較高精度的測量結果，然后按系統(tǒng)組成態(tài)設定的輸出方式，以要求的信號形式將測量結果輸出。系統(tǒng)的整體方框圖如圖2所示。圖1系統(tǒng)的整體方框圖3各個單元電路的設計318051單片機簡介目前，8051單片機在工業(yè)檢測領域中得到了廣泛的應用，因此我們可以在許多單片機應用領域中，配接各種類型的語音接口，構成具有合成語音輸出能力的綜合應用系統(tǒng)，以增強人機對話的功能。89C51是INTEL公司生產(chǎn)的一種單片機，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片內數(shù)據(jù)存儲器RAM；片內程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個部分通過內部總線相連接。下面簡單介紹下其各個部分的功能。中央處理器CPU是單片微型計算機的指揮、執(zhí)行中心，由它讀人用戶程序，并逐條執(zhí)行指令，它是由8位算術邏輯運算部件簡稱ALU、定時控制部件，若干寄存器A、B、B5W、5P以及16位程序計數(shù)器PC和數(shù)據(jù)指針寄存器DM等主要部件組成。算術邏輯單元的硬件結構與典型微型機相似。它具有對8位信息進行、X、/四則運算和邏輯與、或、異或、取反、清“0”等運算，并具有判跳、轉移、數(shù)據(jù)傳送等功能，此外還提供存放中間結果及常用數(shù)據(jù)寄存器?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫?、程序計數(shù)器PC、定時與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指測頭信號變壓器電橋正弦波發(fā)生器相敏檢波帶通放大A/D轉換顯示器單片機令代碼。枷執(zhí)行指令時，從程序存儲器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時與控制電路發(fā)出相應的控制信號，送到存儲器、運算器或IO接口電路，完成指令功能。程序計數(shù)器PC程序計數(shù)器PC用來存放下一條將要執(zhí)行的指令，共16位可對以K字節(jié)的程序存儲器直接尋址C指令執(zhí)行結束后，PC計數(shù)器自動增加，指向下一條要執(zhí)行的指令地址。CPU功能，總的來說是以不同的方式，執(zhí)行各種指令。不同的指令其功自略異。有的指令涉及到枷各寄存器之間的關系；有的指令涉及到單片機核心電路內部各功能部件的關系；有的則與外部器件如外部程序存儲器發(fā)生聯(lián)系。事實上，CRJ是通過復雜的時序電路完成不同的指令功能。所謂CRJ的時序是指控制器控照指今功能發(fā)出一系列在時間上有一定次序的信號，控制和啟動一部分邏輯電路，完成某種操作。一時序1時鐘電路8051片內設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，XTALI和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。采用內部方式時，在C1和C2引腳上接石英晶體和微調電容可以構成振蕩器，振蕩頻率的選擇范圍為1212MHZ在使用外部時鐘時，XTAL2用來輸入外部時鐘信號，而XTALI接地。2時序MGL5L單片機的一個執(zhí)器周期由6個狀態(tài)S1S6組成，每個狀態(tài)又持續(xù)2個接蕩周期，分為P1和P2兩個節(jié)拍。這樣，一個機器周期由12個振蕩周期組成。若采用12MHZ的晶體振蕩器，則每個機器周期為1US，每個狀態(tài)周期為16US；在一數(shù)情況下，算術和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。對于單周期指令，當指令操作碼讀人指令寄存器時，使從S1P2開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機器周期的S4讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在51期間仍進行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計數(shù)據(jù)也不加1。在加結束時完成指令操作。多數(shù)MCS51指令周期為12個機器周期，只有乘法和除法指令需要兩個以上機器周期的指令，它們需4個機器周期。對于雙字節(jié)單機器指令，通常是在一個機器周期內從程序存儲器中讀人兩個字節(jié)，但MOVX指令例外，MOVX指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機器周期指令，在執(zhí)行MOVX指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時跳過兩次取指操作。二引腳極其功能MCS51系列單片機的40個引腳中有2個專用于主電源引腳，2個外接晶振的引腳，4個控制或與其它電源復用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。下面按引腳功能分為4個部分敘述個引腳的功能。1、電源引腳VCC和VSSVCC（40腳）接5V電源正端；VSS（20腳）接5V電源正端。2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）接外部石英晶體的一端。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳接地；對于CHOMS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。XTAL2（18腳）接外部晶體的另一端。在單片機內部，接至片內振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。3、控制信號或與其它電源復用引腳控制信號或與其它電源復用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。（A）RST/VPD（9腳）RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機復位到初始狀態(tài)。當VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（5V）為內部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。（B）ALE/P（30腳）當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低（C）PSEN29腳片外程序存儲器讀選通輸出端,低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，PESN信號將不出現(xiàn)。（D）EA/VPP（31腳）EA為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當EA端保持高電平時，單片機訪問片內程序存儲器4KB（MS52子系列為8KB）。若超出該范圍時，自動轉去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當EA端保持低電平時，無論片內有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片內含有EPROM的單片機，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源VPP。4輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口AP0口（39腳22腳）P00P07統(tǒng)稱為P0口。當不接外部存儲器與不擴展I/O接口時，它可作為準雙向8位輸入/輸出接口。當接有外部程序存儲器或擴展I/O口時，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時復用口。它分時提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對于片內含有EPROM的單片機，當EPROM編程時，從P0口輸入指令字節(jié)，而當檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。BP1口（1腳8腳）P10P17統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向I/O接口使用。對于MCS52子系列單片機，P10和P11還有第2功能P10口用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2；P11用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。對于EPROM編程和進行程序校驗時，P0口接收輸入的低8位地址。CP2口（21腳28腳）P20P27統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O接口。當接有外部程序存儲器或擴展I/O接口且尋址范圍超過256個字節(jié)時，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對于EPROM編程和進行程序校驗時，P2口接收輸入的8位地址。DP3口（10腳17腳）P30P37統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表單片機P30管腳含義綜上所述，MCS51系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點1單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；2單片機對外呈3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時復用作為數(shù)據(jù)總線。32電感式位移傳感器的基本原理根據(jù)磁路的基本知識，線圈的自感可按下式計算LN2/RM其中N線圈的匝數(shù),RM磁路總磁阻數(shù),在氣隙厚度較小的情況下，可以認為磁場是均勻的，其中L為線圈自感，N為各段導磁體的磁導率線圈的電感跟氣隙厚度、氣隙的面積、導磁體的長度等有關。根據(jù)改變空氣隙的厚度、空氣隙的面積、磁體的長度來實現(xiàn)電感的變化，從而實現(xiàn)測量的作原理，自感式電感傳感器可分為氣隙型、截面型、螺管型。氣隙型傳感器靈敏度高，對后續(xù)測量電路的放大倍數(shù)要求低，它的缺點是非線性嚴重，為了限制非線性，示值范圍只能較小，由于銜鐵在運動方向上受鐵心的限制，故自由行程小。截面型具有較好的線性，自由行程較大，制造裝配比較方便，但靈敏度較低。螺管型則結構簡單，制造裝配容易由于空氣隙大，磁路的磁阻高，因此靈敏度低，但線性范圍大此外，螺管型還具有自由行程可任意安排、制造方便等優(yōu)點，在批量生產(chǎn)中的互換性較好，這給測量儀器的裝配、調試、使用帶來很大的方便，尤其在使用多個測微儀組合測量形狀的時候。因為螺管型的這些優(yōu)點，所以我們采用螺管型差動式電感測頭。圖為螺管型電感式傳感器的結構圖。螺管型電感傳感器的銜鐵隨被測對象移動，引腳第2功能P30RXD（串行口輸入端0）P31TXD（串行口輸出端）P32INT0（部中斷0請求輸入端，低電平有效）P33INT1（中斷1請求輸入端，低電平有效）P34T0（時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖端）P35T1（時器/計數(shù)器1數(shù)脈沖端）P36WR（部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效）P37RD（部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效）線圈磁力線路徑上的磁阻發(fā)生變化，線圈電感量也因此而變化。線圈電感量的大小與銜鐵插入線圈的深度有關。設線圈長度為L、線圈的平均半徑為R、線圈的匝數(shù)為N、銜鐵進入線圈的長度LA、銜鐵的半徑為RA、鐵心的有效磁導率為M，則線圈的電感量L與銜鐵進入線圈的長度LA的關系可表示為交流電橋是電感式傳感器的主要測量電路，它的作用是將線圈電感的變化轉換成電橋電路的電壓或電流輸出。前面已提到差動式結構可以提高靈敏度，改善線性，所以交流電橋也多采用雙臂工作形式。通常將傳感器作為電橋的兩個工作臂，電橋的平衡臂可以是純電阻，也可以是變壓器的二次側繞組或緊耦合電感線圈。圖二是交流電橋的幾種常用形式如圖3所示。電阻平衡臂電橋如圖二A所示。Z1、Z2為傳感器阻抗。高L1L2L則有Z1Z2ZRJWL,另有R1R2R。由于電橋工作臂是差動形式，則在工作時，Z1ZZ和Z2ZZ，當ZL時，電橋的輸出電壓為當LR時，上式可近似為22214AMRLLRLNLLRXRA12圖2螺管型電感傳感器1線圈2銜鐵MLLC緊耦合電感臂電橋UU/2U/2U0B變壓器式電橋Z1Z2Z1Z2U0UR1R2R1ZLU0A電阻平衡臂電橋圖3交流電橋的幾種形式ZURZURZU2212121210L0由上式可以看出交流電橋的輸出電壓與傳感器線圈電感的相對變化量是成正比的。變壓器式電橋如圖二B所示，它的平衡臂為變壓器的兩個二次側繞組，當負載阻抗無窮大時輸出電壓為由于是雙臂工作形式當銜鐵下移時，Z1ZZ，Z2ZZ，則有同理，當銜鐵上移時，則有可見，輸出電壓反映了傳感器線圈阻抗的變化，由于是交流信號，還要經(jīng)過適當電路處理才能判別銜鐵位移的大小及方向。33電感測頭的結構圖三是軸向式電感測頭的結構圖。測頭10用螺釘擰在測桿8上,測桿8可在鋼球導軌7上作軸向移動。測桿上端固定著銜鐵3。線圈4放在圓筒形磁心2中,兩線圈差動使用,當銜鐵過零點上移時,上線圈電感量增加,下線圈電感量減少。兩線圈輸出由引線1接至測量電路。測量時,測頭10與被測物體接觸,當被測物體有微小位移時,測頭通過測桿8帶動銜鐵3在電感線圈4中移動,使線圈電感值變化,通過引線接入測量電路。彈簧5產(chǎn)生的力,保證測頭與被測物體有效地接觸。防轉銷6限制測桿轉動,密封套9防止灰塵進入傳感器內部。圖4電感測頭結構圖34正弦波發(fā)生電路的設計我們設計及測試系統(tǒng)時，很多時侯需要正弦波信號。在電感式位移傳感測量電路中，我們需要一個頻率和幅值都穩(wěn)定的電路，否則會造成測量不穩(wěn)定及很大的誤差。正弦波作為變壓器電橋的橋源，其精度對電橋的輸出信號影響極大，對于其幅值和頻率的穩(wěn)定性都有很高的要求。由于傳感器的工作環(huán)境通常比較惡劣，竄入電源的隨機干擾不可避免，因此在電路設計中應該具有自動補償環(huán)節(jié)。212120ZUZUIZ0Z20圖5正弦波發(fā)生電路由差動電感傳感器的幅頻特性可知，傳感器的頻率選在平坦區(qū)域偏高點提高靈敏度，頻率波動將有可能改變傳感器的工作點，引起幅值的變化。而圖216傳感器的幅頗特性另一方面，電路總體設計要求實現(xiàn)峰一峰采樣，即采樣頻率和模擬信號頻率應保持嚴格的兩倍關系，這兩個信號頻率都由標準振蕩電路給出。顯然，任一個信號頻率的波動都會導致采不到峰值，帶來的測量誤差是很大的。所以對信號源頻率的要求特點是單一穩(wěn)定。對于頻率單一穩(wěn)定的信號發(fā)生，最理想的是石英晶體振蕩器，石英的物理特性十分穩(wěn)定，而且品質因數(shù)高，選頻特性好，波形失真小，在2060的范圍內其頻率的穩(wěn)定度可以達到107。所以電路采用了由石英晶振和MC14060分頻器構成信號源。石英晶體振蕩器產(chǎn)生24576MHZ的穩(wěn)定方波信號，經(jīng)振蕩分頻器27，和28分頻后產(chǎn)生19208KHZ和9604KHZ的方波信號分別作為激勵信號和采樣的觸發(fā)信號實現(xiàn)峰一峰值采樣以及作為進入I/O作為讀取波峰、波谷的參考信號。正弦波信號的幅值將直接影響傳感器的輸出，為保證正弦波信號幅值的穩(wěn)定性，在電路設計上采用了穩(wěn)幅電路進行自動補償。穩(wěn)幅電路的基本思路是將輸出的變化量取出，補償?shù)捷斎攵?。當輸出增大時，補償?shù)淖饔檬秦摲答?，使輸入信號被減少，當輸出減少時，補償?shù)淖饔檬馆斎胄盘栐龃?，從而保持輸出不變。在實際的測試電路中，主要有直流比較（如圖6所示）和交流比較（如圖7所示）兩種典型電路。衰減精密整流電路標準直流信號比較放大電路信號相乘功放輸出石英晶振可變增益放大器K積分放大積分放大比例積分精密整流參考電壓圖6直流比較圖7交流比較在圖五所示的直流比較電路中，輸出信號經(jīng)衰減和精密整流之后，與標準直流信號進行比較，誤差值經(jīng)放大后去控制乘法器的放大增益，從而改變放大電路的輸入幅度，使輸出穩(wěn)定。這種電路由于有積分環(huán)節(jié)，當標準信號與輸出有偏差時，通過積分最后消除輸出誤差，所以直流標準信號與交流輸出之間的線性極好，其缺點是對積分放大環(huán)節(jié)引起的波形失真沒有補償。在圖六所示的交流比較電路中，輸出的交流信號衰減后與給定的標準交流信號進行比較，誤差直接交流放大后與標準交流信號相加減，從而穩(wěn)定輸出。這種電路線路相對比較簡單，由于是交流瞬時值的比較，還可補償功率放大的波形失真，缺點是標準交流信號與交流輸出信號之間有靜差，因此線性比較差。為保證正弦波的精度，我們選擇直流比較電路來提高波形精度。35零點殘余電壓的調整對于變壓器電橋，從理論上來說，當Z1Z2時，電橋平衡，輸出電壓為零，但實際制作時要滿足兩電感線圈的等效參數(shù)完全相等是很難達到的，因此，即便是銜鐵位于平衡位置時，仍然存在有一定的電壓輸出，稱為零點殘余電壓。零點殘余電動勢的存在，使得傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏，也對傳感器的線性度有一定的影響，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標。所以在對變壓器電橋的設計和制作時有必要采用一定的措施。標準直流信號放大衰減相加功放比較輸出UUR0AUUR0BUUR0CC0C圖8減小零點電路差動變壓器的輸出特性曲線如圖八所示圖中E21、E22分別為兩個二次繞組的輸出感應電動勢，E2為差動輸出電動勢X表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實際的輸出特性。E0為零點殘余電動勢，這是由于差動變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所贊成的。為了減小零點殘余電動勢可采取以下方法1、盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)和磁路的對稱。磁性材料要經(jīng)過處理，消除內部的殘余應力，使其性能均勻穩(wěn)定。2、選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動方向雙可改善輸出特性，減小零點殘余電動勢。3、采用補償線路減小零點殘余電動勢。在差動變壓器二次側串、并聯(lián)適當數(shù)值的電阻電容元件，當調整這些元件時，可使零點殘余電動勢減小。36交流放大電路在許多需要A/D轉換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，很多情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求，這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，其實就是典型的差動放大器。它只需三個廉價的普通運算放大器和幾只電阻器，即可構成性能優(yōu)越的儀表用放大器。交流放大電路的誤差主要由于集成運放的輸入偏置電流、失調電流和失調電壓以及溫漂等參數(shù)不為零，電阻器阻值隨溫度的變化，外部電網(wǎng)電壓、溫度和負載電流的選擇運放和電阻器，合理地進行布線和安裝元器件，對運放仔細調零等。E2E2E22E21E0X0圖9差動變壓器輸出特性）圖10放大電路37相敏檢波電路在精密測量中，進入測量電路的除了傳感器輸出的測量信號外，還往往有各種噪聲。而傳感器的輸出信號一般又很微弱，將測量信號從含有噪聲的信號中分離出來是測量電路的一項重要任務。為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦以一定特征，這就是調制的主要功用。在將測量信號調制，并將它和噪聲分離，再經(jīng)放大等處理后，還要從已經(jīng)調制的信號中提取反映被測量值的測量信號，這一過程稱為解調。通過調制，對測量信號賦以一定的特征，使已調信號的頻帶在以載波信號頻率為中心的很窄的范圍內，而噪聲含有各種頻率，即近乎于白噪聲。這時可以利用選頻放大器、濾波器等，只讓以載波頻率為中心的一個很窄的頻帶內的信號通過，就可以有效地抑制噪聲。采用載波頻率作為參考信號進行比較，也可抑制遠離參考頻率的各種噪聲。圖11是一個采用了帶相敏整流的交流電橋。差動電感式傳感器的兩個線圈作為交流電橋相鄰的兩個工作臂，指示儀表是中心為零刻度的直流電壓表或數(shù)字電壓表。圖11帶相敏整流的交流電橋設差動電感傳感器的線圈阻抗分別為Z1和Z2。當銜鐵處于中間位置時，Z1Z2Z，電橋處于平衡狀態(tài)，C點電位等于D點地位，電表指示為零。當銜鐵上移，上部線圈阻抗增大，Z1ZZ，則下部線圈阻抗減少，Z2ZZ。如果輸入交流電壓為正半周，則A點電位為正，B點電位為負，二極管V1、V4導通，V2、V3截止。在AECB支路中，C點電位由于Z1增大而比平衡時的C點電位降低；而在AFDB支中中，D點電位由于Z2的降低而比平衡時D點的電位增高，所以D點電位高于C點電位，直流電壓表正向偏轉。如果輸入交流電壓為負半周，A點電位為負，B點電位為正，二極管V2、V3導通，V1、V4截止，則在AFCB支中中，C點電位由于Z2減少而比平衡時降低（平衡時，輸入電壓若為負半周，即B點電位為正，A點電位為負，C點相對于B點為負電位，Z2減少時，C點電位更負）；而在AEDB支路中，D點電位由于Z1的增加而比平衡時的電位增高，所以仍然是D點電位高于C點電位，電壓表正向偏轉。同樣可以得出結果當銜鐵下移時，電壓表總是反向偏轉，輸出為負?？梢姴捎脦嗝粽鞯慕涣麟姌颍敵鲂盘柤饶芊从澄灰拼笮∮帜芊从澄灰频姆较颉?8A/D轉換及顯示電路在測量出信號之后送入單片機時要經(jīng)過A/D轉換。A/D轉換器是測控系統(tǒng)中將模擬信號轉換成數(shù)字信號的重要器件。A/D轉換的技術主要有計數(shù)式A/D轉換；逐次逼近型A/D轉換；雙積分式A/D轉換；并行A/D、串/并行A/D轉換及V/F變換等。在這些轉換中，主要區(qū)別是速度、精度和價格。A/D轉換器的主要技術指標有分辨率、量程、精度、轉換時間。分辨率它是表示轉換器對微小輸入量變化的敏感程度，通常用轉換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示，目前常用芯片有8位、10位、12位、14位等。轉換時間是指從發(fā)出啟動轉換命令到轉換結束獲得整個數(shù)字信號為止所需的時間間隔。我們常用的集成A/D芯片有ADC0809，它具有8路模擬量輸入，可在程序控制下對任意通道進行A/D轉換。本設計只有一路信號輸入，因此地址A、B、C直接接地圖12ADC0809引腳圖ADC0809外部引腳示于圖12，其引腳功能為IN7IN08路模擬量輸入端，在多路開關控制下，任一時刻只能有一路模擬量實現(xiàn)A/D轉換。A、B、C多路開關地址選擇輸入端，當取值000111時與A/D轉換對應的通道為IN0IN7。ALE地址鎖存輸入線，該信號的上升沿可將地址選擇信號A、B、C鎖入地址寄存器。START啟動轉換輸入線，其上升沿用以清除A/D內部寄存器，其下降沿用以啟動內部控制邏輯，開始A/D轉換工作。EOC轉換完畢輸出線，其上出現(xiàn)高電平時表示A/D轉換結束。2128（D7D0）為8位數(shù)據(jù)輸出端，可直接接入微型機的數(shù)據(jù)總路線。OE允許輸出控制端，高電平有效。低電平時，數(shù)據(jù)輸出端為高阻態(tài)；高電平時，將A/D轉換后幕的8位數(shù)據(jù)送出。CLOCK轉換定時脈沖輸入端。它的頻率決定了A/D轉換器的轉換速度。使用頻率小于等于640KHZ，對應轉換速度大于等于100US。REF,REFVREF和VREF是內部D/A轉換器的參考電壓輸入線。VCC為5V，GND為地。下圖為ADC0809與單片機的接口電路ADC0809與單片機的接口比較簡單，圖33為ADC0809與8031的典型接口電路。圖13中虛線為查詢連接方式，當系統(tǒng)主頻為6MHZ時，ALE為1MHZ，則應將其經(jīng)過2分頻后與ADC0809的CLOCK連接。圖13ADC0809與8051接口電路ADC0809的啟動控制線START和A/D轉換結束狀態(tài)線EOC分別接P30和P31，采用位控方式工作。當系統(tǒng)主頻為6MHZ時，ALE的頻率為1MHZ，則需經(jīng)過二分頻變?yōu)?00KHZ才能向ADC0809提供CLOCK信號。上電后單片機將ADC0809采集的電壓經(jīng)轉換處理后送顯示電路。如圖14所示。圖14顯示電路4軟件部分的設計41本系統(tǒng)設計的程序流程圖圖15程序流程圖42單片機8051的C語言程序清單INCLUDEINCLUDEUCHARCODELED0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X6D,0X7D,0XF8,0X80,0X90,0X40,0X86,0X8C,0XFFUCHARDISPSAVE0,0,0,0,0,0SBITSTARTP20/ADC0809的ALE和START信號控制SBITEOCP10/ADC0809的EOC控制線INITIDEALOUTPUT/延時DELAYUCHARXWHILEX/主函數(shù)MAININITIWHILE1DEAL/初始化INITIUCHARISTART0/數(shù)據(jù)采集DEALSTART1/ADC0809清除內部寄存器START0/ADC0809開始轉換WHILEEOC/EOC1表示轉換完畢，需存儲FORI0I255IDISPSAVE1IOUTPUT/顯示輸出OUTPUTINTMFORM0M255MP0LEDDISPSAVE1M參考文獻1康華光電子技術基礎M北京高教出版社,20002胡壽松自動控制原理M北京科學出版社，20013郁有文傳感器原理及工程應用M西安西安電子科技大學出版社,20034戚新波,范崢,陳學廣高精度電感測微儀電路的設計J華北水利水電學院學報,2005,2645洪小麗,戴一帆改善電感測微儀電路精度的措施J國防科技大學學報,2003,2536張福學傳感器實用電路150例M1993,57彭軍傳感器與檢測技術M2003,118劉瑞新單片機原理及應用教程M機械工業(yè)出版社,20049侯國章趙學增審編測試與傳感技術M哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學出版社1998致謝本論文是在譚竹梅教授的悉心指導和熱情關懷下完成的。譚老師淵博的學識、嚴峻的治學態(tài)度及隨和的為人之道給我留下了難以磨滅的印象，這將使我終身受益,同時，譚老師在生活上也給了我極大的鼓勵和幫助。為此，我要對他致以最衷心的感謝在本科學習的四年中，我與同學建立了深厚的友誼，他們在我遇到困難時無私地伸出援助之手，對他們的幫助我特別感謝。最后，對關心、支持我的親人和老師致以最衷心的感謝。GANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMPLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMATIONABOUTDISMISSALANDUNFAIRDISMISSAL,SEEDISMISSALYOUCANMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,EVENIFYOUHAVENTAPPEALEDAGAINSTTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUHOWEVER,IFYOUWINYOURCASE,THETRIBUNALMAYREDUCEANYCOMPENSATIONAWARDEDTOYOUASARESULTOFYOURFAILURETOAPPEALREMEMBERTHATINMOSTCASESYOUMUSTMAKEANAPPLICATIONTOANEMPLOYMENTTRIBUNALWITHINTHREEMONTHSOFTHEDATEWHENTHEEVENTYOUARECOMPLAININGABOUTHAPPENEDIFYOURAPPLICATIONISRECEIVEDAFTERTHISTIMELIMIT,THETRIBUNALWILLNOTUSUALLYACCEPTIIFYOUAREWORRIEDABOUTHOWTHETIMELIMITSAPPLYTOYOU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLALEGALPROCESSANDYOUWILLNEEDTOGIVEEVIDENCEUNDERANOATHORAFFIRMATIONMOSTPEOPLEFINDMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALCHALLENGINGIFYOUARETHINKINGABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,YOUSHOULDGETHELPSTRAIGHTAWAYFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPIFYOUAREBEINGREPRESENTEDBYASOLICITORATTHETRIBUNAL,THEYMAYASKYOUTOSIGNANAGREEMENTWHEREYOUPAYTHEIRFEEOUTOFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASETHISISKNOWNASADAMAGESBASEDAGREEMENTINENGLANDANDWALES,YOURSOLICITORCANTCHARGEYOUMORETHAN35OFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASEIFYOUARETHINKINGABOUTSIGNINGUPFORADAMAGESBASEDAGREEMENT,YOUSHOULDMAKESUREYOURECLEARABOUTTHETERMSOFTHEAGREEMENTITMIGHTBEBESTTOGETADVICEFROMANEXPERIENCEDADVISER,FOREXAMPLE,ATACITIZENSADVICEBUREAUTOFINDYOURNEARESTCAB,INCLUDINGTHOSETHATGIVEADVICEBYEMAIL,CLICKONNEARESTCABFORMOREINFORMATIONABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,SEEEMPLOYMENTTRIBUNALSTHELACKOFAIRUPTHEREWATCHMCAYMANISLANDSBASEDWEBB,THEHEADOFFIFASANTIRACISMTASKFORCE,ISINLONDONFORTHEFOOTBALLASSOCIATIONS150THANNIVERSARYCELEBRATIONSANDWILLATTENDCITYSPREMIERLEAGUEMATCHATCHELSEAONSUNDAY“IAMGOINGTOBEATTHEMATCHTOMORROWANDIHAVEASKEDTOMEETYAYATOURE,“HETOLDBBCSPORT“FORMEITSABOUTHOWHEFELTANDIWOULDLIKETOSPEAKTOHIMFIRSTTOFINDOUTWHATHISEXPERIENCEWAS“UEFAHASOPENEDDISCIPLINARYPROCEEDINGSAGAINSTCSKAFORTHE“RACISTBEHAVIOUROFTHEIRFANS“DURINGCITYS21WINMICHELPLATINI,PRESIDENTOFEUROPEANFOOTBALLSGOVERNINGBODY,HASALSOORDEREDANIMMEDIATEINVESTIGATIONINTOTHEREFEREESACTIONSCSKASAIDTHEYWERE“SURPRISEDANDDISAPPOINTED“BYTOURESCOMPLAINTINASTATEMENTTHERUSSIANSIDEADDED“WEFOUNDNORACISTINSULTSFROMFANSOFCSKA“AGEHASREACHEDTHEENDOFTHEBEGINNINGOFAWORDMAYBEGUILTYINHISSEEMSTOPASSINGALOTOFDIFFERENTLIFEBECAMETHEAPPEARANCEOFTHESAMEDAYMAYBEBACKINTHEPAST,TOONESELFTHEPARANOIDWEIRDBELIEFDISILLUSIONMENT,THESEDAYS,MYMINDHASBEENVERYMESSY,INMYMINDCONSTANTLYALWAYSFEELONESELFSHOULDGOTODOSOMETHING,ORWRITESOMETHINGTWENTYYEARSOFLIFETRAJECTORYDEEPLYSHALLOW,SUDDENLYFEELSOMETHING,DOIT一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲?；蛟S是愧疚于自己似乎把轉瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏?？傆X得自己自己似乎應該去做點什么，或者寫點什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。THEENDOFOURLIFE,ANDCANMEETMANYTHINGSREALLYDO而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可DURINGMYCHILDHOOD,THINKLUCKYMONEYANDNEWCLOTHESARENECESSARYFORNEWYEAR,BUTASTHEADVANCEOFTHEAGE,WILLBEMOREANDMOREFOUNDTHATTHOSETHINGSAREOPTIONALJUNIORHIGHSCHOOL,THOUGHTTOHAVEACRUSHONJUSTMEANSTHATTHEREALGROWTH,BUTOVERTHEPASTTHREEYEARSLATER,HISWRITINGOFALUMNIINPEACE,SUDDENLYFOUNDTHATISNTREALLYGROWUP,ITSEEMSISNOTSOIMPORTANTTHENINHIGHSCHOOL,THINKDONTWANTTOGIVEVENTTOOUTYOURINNERVOICECANBEINTHEHIGHSCHOOLCHILDRENOFTHEFEELINGSINAPERIOD,BUTWASEVENTUALLYINFARCTIONWHENGRADUATIONPARTYINTHETHROAT,LATERAGAINSTOODONTHEPITCHHEHASSWEATPROFUSELY,LOOKEDATHISTHROWNABASKETBALLHOOPS,SUDDENLYFOUNDHIMSELFHASALREADYCANTREMEMBERHISAPPEARANCE童年時，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進，會越來越發(fā)現(xiàn)，那些東西根本就可有可無；初中時，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但三年過去后，自己心平氣和的寫同學錄的時候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個句點，但畢業(yè)晚會的時候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場，看著他投過籃球的球框時，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。ORIGINALLY,THISWORLD,CANPRODUCEACHEMICALREACTIONTOANEVENT,INADDITIONTORESOLUTELY,HAVETODO,ANDTIME原來，這個世界上，對某個事件能產(chǎn)生化學反應的，除了非做不可的堅決，還有，時間。APERSONSTIME,YOURIDEASAREALWAYSSPECIALTOCLEARWANT,WANT,LINEISCLEAR,ASIFNOTHINGCOULDSHAKEHISALSOONCESEEMEDTOBEDETERMINEDTODOSOMETHING,BUTMOREOFTENISHEBA