位移傳感器畢業(yè)設(shè)計

1、篇一：位移傳感器設(shè)計報告】綜合性實驗報告 實驗課程：傳感器與檢測技術(shù) 實驗名稱：位移檢測傳感器的應(yīng)用 姓名： 學(xué)號：班級： 指導(dǎo)教師： 實驗日期： 2013年12月17日 位移檢測傳感器應(yīng)用一、實驗類型 位移檢測綜合性實驗二、實驗?zāi)康暮鸵?1了解微位移、小位移、大位移的檢測方法。 2運用所學(xué)過的相關(guān)傳感器設(shè)計三種位移檢測系統(tǒng)。 3對檢測系 統(tǒng)進(jìn)行補償和標(biāo)定。三、實驗條件為了滿足實驗要求，現(xiàn)使用電渦流，光纖，和差動三種傳感器設(shè)計 位移檢測系統(tǒng)，電渦流取01mm為單位，光纖取05mm為單位， 差動取02mm為單位。進(jìn)行試驗后，用matlab處理數(shù)據(jù)，分析結(jié) 論。（一）：電渦流傳感器測位移實驗原理

2、：通過高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時，因?qū)嶒炘恚和ㄟ^高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時，因的距離導(dǎo)電體渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線 有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移測量。（二）：光纖傳感器測位移的距離實驗原理：反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。其原 理如圖36-1所示：光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束光纖一端合并在一起組 成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光 從光源耦合到光源光纖，通過光纖傳輸，射向反射面，再被反射到 接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接收到的光源與反射體 表面的性質(zhì)及反射體到光纖探頭距離有關(guān)。當(dāng)反射表面位置確定后， 接收到的反

3、射光光強(qiáng)隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯 然，當(dāng)光纖探頭緊貼反射面時，接收器接收到的光強(qiáng)為零。隨著光 纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強(qiáng)逐漸增加，到達(dá)最大值 點后又隨兩者的距離增加而減小。反射式光纖位移傳感器是一種非 接觸式測量，具有探頭小，響應(yīng)速度快，測量線性化（在小位移范圍內(nèi)）等優(yōu)點，可在小位移范圍內(nèi)進(jìn)行高速位移檢測。三）：差動電感式傳感器測位移 實驗原理： 差動動螺管式電感傳感器由電感線圈的二個次級線圈反 相串接而成，工作在自感基礎(chǔ)上，由于銜鐵在線圈中位置的變化使二個線圈的電感量發(fā)生變化，包括兩個線圈在內(nèi)組成的電橋電路的 輸出電壓信號因而發(fā)生相應(yīng)變化。五、實驗步驟 （一）：電

4、渦流傳感器測位移1按下圖1安裝電渦流傳感器。圖1 2在測微頭端部裝上鐵質(zhì)金屬圓盤，作為電渦流傳感器的被測體。調(diào)節(jié)測微頭，使鐵質(zhì)金屬圓盤的平面貼到電渦流傳感器的探測端，定測微頭。測端，定測微頭。圖23傳感器連接按圖2，將電渦流傳感器連接線接到模塊上標(biāo)有“”的兩端，實驗?zāi)K輸出端uo與數(shù)顯單元輸入端ui相接。數(shù)顯表量程 切換開關(guān)選擇電壓20V檔，模塊電源用連接導(dǎo)線從實驗臺接入+15v電源。4打開實驗臺電源，記下數(shù)顯表讀數(shù)，然后每隔 0.2mm 讀一個數(shù) 直到輸出幾乎不變?yōu)橹?。將結(jié)果列入下表1。二）：光纖傳感器測位移1光纖傳感器的安裝如圖36-2所示，將y型光纖安裝在光纖位移傳感器實驗?zāi)K上。探頭對

5、準(zhǔn)鍍鉻反射板，調(diào)節(jié)光纖探頭端面與反射面平行，距離適中；定測微頭。接通電源預(yù)熱數(shù)分鐘。射面平行，距離適中；定測微頭。接通電源預(yù)熱數(shù)分鐘。三）：差動電感式傳感器測位移實驗內(nèi)容與步驟1按差動變壓器性能實驗將差動變壓器安裝在差 動變壓器實驗?zāi)K上，將傳感器引線插入實驗?zāi)K插座中。2、連接主機(jī)與實驗?zāi)K電源線，按下圖連線組成測試系統(tǒng)，兩個次接成差動狀態(tài)。N使差動電感傳感器的鐵芯偏在一邊，使差分放大器有一個較大的 輸出，調(diào)節(jié)移相器使輸入輸出同相或者反相，然后調(diào)節(jié)電感傳感器 鐵芯到中間位置，直至差分放大器輸出波形最小。4、調(diào)節(jié)rw14、調(diào)節(jié)rw1和rw2使電壓表顯示為零，當(dāng)銜鐵在線中左、右位移時，12弄13

6、電橋失衡，輸出電壓信號的大小與銜鐵位移量成比例。5、以銜鐵位置居中為起點，分別向左、向右各位移 5mm ，記錄 v、 x值并填入下表3六、原始數(shù)據(jù)記錄表一：電渦流表二：光纖【篇二：電容式位移傳感器畢業(yè)論文】電容式位移傳感器畢業(yè)論文脈寬調(diào)制型差動電容位移傳感器的研究 學(xué)院名稱：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)：測控技術(shù)與儀器脈寬調(diào)制型差動位移傳感器的研究 摘要電容式傳感器是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種 傳感器。結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、可非接觸測量，并能在高溫、輻射 和強(qiáng)烈振動等惡劣條件下工作。目前在位移、振動、角度、加速度、 壓力、壓差、液面和成分含量測量等方面獲得廣泛應(yīng)用。然而，電 容式傳感器將被測

7、非電量變換為電容變化后，其信號十分微弱，不 便于直接測量，所以為了測出被測非電量必須采用測量電路將其轉(zhuǎn) 換成電壓、電流或頻率信號。 本論文主要研究的內(nèi)容是電容式位移傳感器及其測量電路。設(shè)計中 電容器由三片相同的金屬板構(gòu)成，三塊板平行放置，連成差動結(jié)構(gòu)， 然后配以脈寬調(diào)制信號處理電路從而實現(xiàn)對微小位移的檢測。這種 電路無需相敏檢波電路即可判定產(chǎn)生位移的板的運動位置，由于采 用差動結(jié)構(gòu)，整體電路具有線性度高、靈敏度高和溫漂小的特點。 設(shè)計時將系統(tǒng)分為兩部分，即傳感器制作部分和測量電路部分，通 過分步測試調(diào)理，最后建立一個完整的實驗系統(tǒng)，研制出一臺微位 移測試儀。當(dāng)動極板與兩固定極板的相對位置發(fā)生變

8、化時，即產(chǎn)生 相對位移時，電路的輸出電壓產(chǎn)生變化，電壓變化與位移呈現(xiàn)線性 關(guān)系。關(guān)鍵詞：電容式傳感器 差動結(jié)構(gòu) 脈寬調(diào)制 微小位移 線性關(guān)系study of displacement sensor based on pulse width modulated differentialcapacitorsabstract the capacitive sensor is a type of sensor which is used to convent the measured non electrical quantity to thechanges of the capacity.it ha

9、s many characteristics ,such as simple structure, high resolution.it can be used for noncontact measurement.moreover,the capacitive sensor can also work under harsh conditions such as heat, radiation, and strong vibration.now, it is widely used in the displacement, vibration, angle, acceleration, pr

10、essure, differential pressure, liquid level and component content measurement.however ， after the capacitive sensors transform the measured nonelectricity into the changes of the capacitance,the output signal is so weak that it can not be measured directly.so the measuring circuit is needed to chang

11、e the measured nonelectrical quantity into the voltage, current or frequency signals.the contents of this thesis are the design of the capacitive displacement sensor and its measurement circuit.in this design,the capacitor consists of three metal plates which are placed parallel,so it is connected a

12、s a differential structure.and then using a pulse width modulation signal processing circuit so that we can achieve the detection of small displacements.this circuit can judge the position of the board which causes the displacement without a phase sensitive detection circuit.due to the differential

13、structure, the overall circuit has the following characteristics ,high linearity, high sensitivity and small temperature drift .the system is divided into two parts.one is the production of the sensor.the other is the measuring circuit portion.by a step- by-step test,we build a complete experimental

14、 system and develop a micro-displacement testing instrument.when the relative position of the moving plate and the two fixed plates which is called relative displacement changes,the output voltage of the circuit changes.there is a linear relationship between the voltage and the displacement.key word

15、s :capacitive sensors differential structure pulse width modulation micro-displacement linear relationship 目錄第一章緒論錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.第一章緒論1.1本課題研究背景1.1本課題研究背景1.2本課題研究目的和意義1.2本課題研究目的和意義.錯.誤.！.未.定.義.書簽。1.31.3研究現(xiàn)狀.錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.1.4本課題的任務(wù)和內(nèi)容 錯.誤.！.未.定.義.書.簽。第二章電容式傳感器的相關(guān)理論及其設(shè)計 錯.誤.！.未定義書簽。2.1電容式傳感器工作原

16、理 錯.誤.！.未.定.義.書簽2.2電容式傳感器的類型 錯.誤.！.未.定.義.書.簽。2.2.1變極距型電容傳感器 錯.誤.！.未.定.義.書簽。2.2.2變面積型電容傳感器 錯.誤.！.未.定.義.書簽。2.2.3變介電常數(shù)型電容傳感器 錯.誤.！.未.定.義書簽。2.3電容式傳感器等效電路 錯.誤.！.未.定.義.書簽2.4電容式傳感器的靈敏度和非線性 錯.誤.！.未.定.義書簽。2.5電容式傳感器特點及發(fā)展方向2.5電容式傳感器特點及發(fā)展方向錯.誤.！.未.定.義書簽。2.5.1電容式傳感器的優(yōu)點 錯.誤.！.未.定.義.書簽。2.5.2不足之處 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。2

17、.5.3發(fā)展方向 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。2.6本論文傳感器設(shè)計方案 錯.誤.！.未.定.義.書簽2.6.1提出方案 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。2.6.2方案具體實施及注意點 錯.誤.！.未.定.義.書簽。2.7本章小結(jié) 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.第三章常用的電容式傳感器測量電路 錯.誤.！.未.定義書簽。3.1調(diào)頻電路 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.3.2交流電橋電路 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.33雙t型充放電網(wǎng)絡(luò)錯誤! 未定義書簽。3.4運算放大器式電路 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。5脈沖調(diào)寬型電路 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。3.6

18、本章小結(jié) 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.第四章采用脈沖調(diào)寬原理設(shè)計的微小位移測量儀 錯.誤.！未定義書簽。4. 1測量電路結(jié)構(gòu)及工作原理4. 1測量電路結(jié)構(gòu)及工作原理錯.誤.！.未.定.義.書簽。4.2測量電路元件選擇4.2測量電路元件選擇錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。4.2.1基準(zhǔn)電壓源的選擇4.2.1基準(zhǔn)電壓源的選擇錯.誤.！.未.定.義.書.簽。4.2.3比較器的選擇4.2.3比較器的選擇.錯.誤.！.未.定.義.書.簽。4.2.4雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的選擇錯.誤.！.未.定.義.書簽。4.2.4雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的選擇錯.誤.！.未.定.義.書簽。4.2.5非門芯片的選擇 4.2.6低通濾

19、波器的選擇 4.2.7運算放大器介紹 4.3測量電路元器件參數(shù)計算與確定 簽。錯.誤.！.未.定.義.書.簽。 .錯.誤.！.未.定.義.書.簽。錯.誤.！.未.定.義.書.簽。 錯.誤.！.未.定.義書4.4錯.誤.！.未.定.義.書.簽。 .錯.誤.！.未.定.義.書.簽。錯.誤.！.未.定.義.書.簽。 錯.誤.！.未.定.義書第五章實驗結(jié)果與誤差分析 錯.誤.！.未.定.義.書簽5.1實驗準(zhǔn)備 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.5.1.1實驗器材 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。5.1.2實驗步驟 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。5.2測量電路波形測試分析及傳感器的搭建 錯.誤.

20、！.未.定義書簽。5.2.1測量電路的調(diào)試 錯.誤.！.未.定.義.書.簽。5.2.2傳感器部分 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。5.3數(shù)據(jù)測量與記錄 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。5.4誤差分析 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.5.4.1誤差來源 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。5.4.2減小誤差措施 錯.誤.！.未.定.義.書.簽。5.5本章小結(jié) 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.第六章課題總結(jié)與展望 錯.誤.！.未.定.義.書.簽。6.1課題總結(jié) 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.6.2課題展望 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。.致謝 錯.誤.！.未.定.義.書.簽.。

21、【篇三：基于電阻應(yīng)變片的位移傳感器課程設(shè)計】緒論1.1相關(guān)背景傳感器（英文名稱：transducer/sensor ）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或 其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、 記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、 網(wǎng)絡(luò)化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在 和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活 了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感 元 件、色敏元件和

22、味敏元件等十大類。人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身 的 感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器 是人類五官的延長，又稱之為電五官。新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時代。在利用信息的過程中 首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和 生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視 和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)， 并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器， 現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。在基

23、礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā) 展， 進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的 茫茫宇宙，微 觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體 演化，短到秒的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、 超低溫、超高壓、超高真空、 超強(qiáng)磁場、超 弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲 取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的 障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難， 而一些新機(jī)理和高靈 敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感 器的發(fā)展，往往是一些邊緣

24、學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、 資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng) 域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種 復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳 感器。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用， 是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的 將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新 水平。1.2設(shè)計概述電阻應(yīng)變式傳感器(straingauge type transducer )以電阻應(yīng)變計 為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器由

25、彈性敏感元件、 電阻應(yīng)變計、補償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計成多 種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著 其上的電阻應(yīng)變計一起變形。電阻應(yīng)變計再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的 變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種 物理量。本次設(shè)計主要內(nèi)容是基于電阻應(yīng)變片的位移傳感器及其放大、整流、 濾波電路的設(shè)計。本次設(shè)計的主要目的和意義：根據(jù)位移傳感器的測量量程以及測量 精度，選取合適的電阻應(yīng)變片材料、阻值以及粘貼方式，根據(jù)其需要， 接成半橋單臂、半橋雙臂或者是全橋的形式，由于傳感器輸出的電 壓較小，而且存在著一定的干擾信號，需要經(jīng)放大電路放大至伏級 電壓，并且經(jīng)過

26、測控電路整流濾波之后，以便后接儀表或者是a/d轉(zhuǎn) 換器進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。主要技術(shù)指標(biāo)要求：測量量程0100mm大位移，誤差在1%以內(nèi) 應(yīng)用范圍：適用于0100mm 位移的測量，廣泛應(yīng)用于交通運輸安 全監(jiān)測中，常用在工業(yè)自動化或者建筑橋梁方面。根據(jù)位移量的大小輸出 大小不同的電信號，進(jìn)而判斷位移量的大小。方法論證2.1電阻應(yīng)變片式位移傳感器工作原理及其特點工作原理：如圖2.1所示，傳感器總體由6部分構(gòu)成，分別是： 1. 測量頭2.彈性元件3.彈簧4.外殼5.測量桿6.調(diào)整螺母。應(yīng)變式位移 傳感器是把被測位移量轉(zhuǎn)變成彈性元件的變形和應(yīng)變，彈性元件與 彈簧采取串聯(lián)方式，然后通過應(yīng)變計和應(yīng)變電橋，輸出正比

27、于被測 位移的電量。通過測量電阻應(yīng)變片的阻值變化，進(jìn)而經(jīng)過測控電路 處理得到要測量的位移量。圖2.1電阻應(yīng)變式位移傳感器結(jié)構(gòu)彈性敏感元件的作用是組成傳感器的主要敏感元件，要根據(jù)被測量 的參數(shù)來選擇其具體的結(jié)構(gòu)形式，電阻應(yīng)變片的作用就是傳感器中 的轉(zhuǎn)換元件，將被測的物理量轉(zhuǎn)化為電阻變化，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn) 換為具體的電量輸出。電阻應(yīng)變片有多種形式，常用的有絲式和箔式。它是由直徑為002005mm的康銅絲或者鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐 蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片（基底）中制成，用鍍錫銅線與應(yīng)變 片絲柵連接作為應(yīng)變片引線，用來連接測量導(dǎo)線。電阻應(yīng)變片的工作原理：金屬絲的電阻值除了與材料的性質(zhì)有關(guān)之 外， 還與金屬絲的長度，橫截面積有關(guān)。將金屬絲粘貼在構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu) 件受力變 形時，金屬絲的長度和橫截面積也隨著構(gòu)件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電 阻變化。22測量特點 221電阻應(yīng)變式傳感器主要具備以下