君，已阅读到文档的结尾了呢~~
差动变面积式电容位移传感器设计
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
差动变面积式电容位移传感器设计
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口一、原始数据及技术要求
1、最大输入位移为1cm；
2、灵敏度不小于1v/mm；
3、非线性误差不大于10%；
4、电源为直流30v;
二、传感器原理设计
2-1．差动变压器的工作原理
因为差动输出电动势为
所以差动变压器输出电动势为两副边线圈互感之差
2-2．螺管型差动变压器的结构设计
螺管型差动变压器结构复杂，常用二段式、三段式、一节式的灵敏度高，但三节式的零点较好，如图一所示为三种形式的示意图。
2-3．螺管型差动变压器的参数计算
1.激磁绕组长度的确定
通常是在给定非线性误差
及最大动态范围
的条件下来确定值
联立以上各式解得
=1cm，则缘边线圈长度b=2.24 cm,
2.衔铁的长度
由结构图二的几何尺寸关系可知，铁芯的长度为
--衔铁在两个副边绕组
中的长度；
--初次线圈间骨架厚度；
--原边线圈的长度；
--两副边绕组长度；
初始状态时有
，则衔铁的长度由图二的几何尺寸有
设计时，一般取
由一中式求得为b=2.24cm，求得为
3.副边线圈长度的确定
①衔铁插入到两个副边绕组的长度分别为
，且在初始状态时：
②最大动态范围
为已知给定值。则
应该成立，才能保证衔铁工作时不会超出线圈以外。一般取
--保证在最大动态范围
时衔铁仍不会超出线圈之外的保险余量。一般取
值较小时，
值可取大一些。此处取为
求得m=3.34 cm。
4.经验数据
一般衔铁长度
与衔铁半径
之比可取为
之比可取为
在设计骨架内径
与衔铁半径
应尽量取得相近，即
，这样可简化计算工作量。
=6.72，求得为
=0.336cm，
为0.672cm（取
5.原边与副边绕组匝数的确定
由6中式可知：当安匝数
增加时，可使灵敏度
的增加将受到线圈导线允许电流密度、导线散热面积以及磁饱和等因素的限制。下面利用这三个条件来确定
1）按允许的电流密度计算安匝数
由电流密度的定义和窗口面积容纳线圈的约束条件，有以下各式成立：
联立上述两式解得
故得&&&&&&&&&&
--电流密度，取3×106A/ m2
--导线截面积；
--骨架窗口截面积；
--填充系数，（
，取0.5）；
)×b =0.75264 cm2
求得IN=1.12896X102 A≈113A；
由式可见，
数增加，但受几何尺寸限制。
2）按线圈发热计算
因为线圈有铜损耗电阻，所以要消耗一定的功率而转换为热量，为了保证线圈不被烧坏，必须满足以下条件。
为每瓦功率所需要的散热面积，
为线圈外表散热面积，则应满足
联立上述各式，解得
--导线电阻率，取铜导线在室温下的电阻率，为
--每匝平均长度，求得为3.167cm
=9.458 cm2
=0.75264 cm2.
求得IN2≤1.99957×105 A2
由式可知：要使
增加，则必使
增大，同时使
减小，所以决定了传感器为细长形状的结构。
3）按磁饱和计算安匝数
因为磁路中由激磁电流确定的磁通量为
为使工作在磁化曲线的线性段，需要满足一下条件：
--基本磁化曲线饱和点的磁感应强度；材料为坡莫合金，取Bc=0.5T；
--导磁体截面积；计算得4.52cm2；
--材料磁阻，计算为
为1.445×103A;
综合三者，取最小值为
工程设计时，常利用式式和式三个公式，采用试探法来确定值，其步骤如下：
1先由式计算出一个
2将计算出的
值代入式和式中进行验算，经过反复修正后得到满意的
值，从而得到的
4）确定导线的直径d
选用QZ型高强度漆包线，取线径d=0.24mm；
)×b =0.75264 cm2
导线截面积
=0.00045 cm2
N=837，I=0.135 A；
5）差动变压器变压比的确定
若使次级绕组
增加，将会造成零漂移且电阻增加造成铜损增大，并易受到干扰。
因此，一般设计时，当初级线圈的匝数为
匝时，常取
6.灵敏度的确定
灵敏度为&&&&&&&&&&&&&&
取激励电压频率f=500HZ，坡莫合金1j50& u=4pi×10-7 H/m。
=481v/m=0.481v/
7.初级线圈电阻、电感的确定
=0.00045 cm2 ,
=3.167N=837
L=0.4646mH;
8.激磁电压频率的选定
电源电压的频率会影响到灵敏度铁损和耦合电容以及线圈阻抗的损耗等。其结果都将影响输出电压的大小，所以对电源频率的选择也是一个非常重要的参数，由于上述原因，电源频率需要根据频率特性来选取。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
在忽略传感器的涡流损失，铁损失和耦合电容等影响，其等效电路如图三所示。
--初级线圈激磁电压及电流；
--初级线圈电感及电阻
--初级与次级线圈间互感
--次级线圈的电感与电阻值
--两个次级差动电势
由等效电路有以下各式成立：
联立以上各式 解得：
，则上式变为&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
由此式可知
输出与频率无关
超出某一值（取决于衔铁材料），则集肤效应增加，使铁损等增大，
输出减小而使灵敏度
间特性曲线如图四所示，其灵敏度为
1电源频率应选在曲线中间平坦区域，保证频率无变化时电压保持不变。
2根据铁芯使用的磁性材料来确定最高频率，以保证灵敏度不会变，这样既可以放宽对频率稳定性的要求，又可以在一定能够电压下减小磁通或安匝数。从而减小传感器的尺寸。
2-4．差动变压器的误差
1.非线性误差
差动螺线管式的输出电压为
若略去二次项，则得
则非线性误差为
=0.01m，求得
=9.97%，符合要求。
2.电源幅值和频率稳定度造成的误差
--电源电压，
时，输出电压
，所以电源电压幅值的变化
和频率的变化
有影响。因此，设计时，要采取稳压，稳频措施。
差动变压器可采用的频率
，最常用的频率
。且电源频率
，才能正常工作。在电源频率较低时选用恒流源做激励电源，可消温度误差等影响。
3.温度误差
1.温度变化将使传感器的结构尺寸参数变化，而引起灵敏度变化。
就是由于温度变化
而造成的灵敏度误差，具体计算方法见电阻应变片温度误差分析方法。
2.温度变化引起线圈电阻变化造成的输出电压误差。
一般铜导线电阻温度系数为
，当温度变化
时，使初级线圈铜电阻变化
，则由此引起输出电压变化的相对值为
由式可知：
1.在低频工作时，线圈的品质因数
频率减小将使
值减小，误差增大，为使
值不变必须使
减小，才能使误差保持不变。
2.可采用补偿电路和恒流源电源等方法减小温度误差，如图所示。
图所示为使用稳压源时，可在初级回路中串联一个高阻值的降压电阻
，使激励电流近似不变或用热敏电阻
进行温度补偿，这是由于激励回路中
，所以增大则
增大，若能满足，即，适当选择，两者可相互抵消，使，从而使回路电流保持不变，使温度误差得到补偿。
差动变压器一般使用温度可达
，特殊设计可也使用到
4.电磁吸力误差
差动变压器的衔铁工作在磁场中，在各个不同的位置上都要受到电磁吸力，其大小为
--作用域衔铁的轴向吸力
--初级线圈激励电流
--初级线圈电感值
--衔铁位移量
当衔铁运动时，若位移
减小，而使
为负值，这就表明当衔铁离开零点位置，受到电磁力
是将其拉回零位的吸力。图所示为差动变压器衔铁受到的电磁力与其位移的关系曲线。由曲线可知：
增大而增加，他是一个变化力。
由可知：减小激励电流
显著减小，但由式知灵敏度也要降低埋在不减小灵敏度的前提下，欲减小电磁力
，只有适当降低输入电压而提高其频率来达到的
5.零位误差
1)零位误差
指当输入为0时，其输出电压
，如图所示，即存在值
，但由于加工精度所限，使传感器的几何尺寸及材料特性不对称，造成
2)减小零位电压
1.提高加工精度等级要求：尽可能保证传感器几何尺寸，线圈电气参数和磁路的对称性，结构上可采用磁路调节机构-可调节端盖，来提高磁路的对称性，如图所示。
采用电路补偿
值：补偿零位电压
的电路如图所示。
一、硬件电路部分设计
1、HLDT电路：由芯片AD698，差动传感器组成。完成了测量位移变化与输出电压的关系。其功能框图如下：
2、外围电路图设计如下：
甚低频滤波电路
3、外围电路相关参数的确定：
&1）依据激励信号VEXC，R1选取100k电位器；
&2）依据激励信号频率的选择C1=0.07uf；
&3）依据带宽选取C2=C3=C4=0.1uf；
&4）依据灵敏度要求S=1v/mm则vout=10v，
R2=vout/（s*d*500uA）=4.158KΩ
测量电路的调试
TA的最新馆藏[转]&您还可以使用以下方式登录
当前位置：&>&&>& > 传感器课程设计报告_图文
传感器课程设计报告 传感器课程设计报告_图文
导读：就爱阅读网友为您分享以下“传感器课程设计报告_图文”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!4.3.2 重复性的校核
正行程重复性偏差：
?R1=0.3，?R2=1.3，?R3=0.5，?R4=0.8，?R5=0.3，?R6=0.5，?R7=0.2，?R8=0.2，?R9=0.1，?R10=0.3，?R11=0.4，?R12=0.5，?R13=0.3，?R14=0.2，?R15=0.5
所以正行程最大重复性偏差：?Rmax正=1.3
反行程重复性偏差：
?R1=0.7，?R2=0.3，?R3=1.1，?R4=0.3，?R5=0.5，?R6=0.8，?R7=0.3，?R8=0.9，?R9=0.7，?R10=0.2，?R11=0.3，?R12=0.2，?R13=0.3，?R14=0.9，?R15=0.6
所以反行程最大重复性偏差：?Rmax反=1.1
则最大重复性偏差：?Rmax=1.3
重复性为：
?Rmax1.3?100%=??100%=0.619% yFS209.94
5 对电阻式传感器的几点要求
一、供电电压要稳定，工业电源要求±0.1%的稳定性，比如基准电压10V，允许有±0.01V的波动，否则，会导致显示的较大波动。如果这时的显示波动幅度不超过波动电压的波动幅度，电阻式位移传感器就属于正常。
二、供电电源要有足够的容量，如果电源容量太小，容易发生如下情况：合模运动会导致射胶电阻式位移传感器显示跳动，或熔胶运动会导致合模电阻式位移传感器的显示波动。特别是电磁阀驱动电源于电阻式位移传感器供电电源在一起时容易出现上述情况，严重时可以用万用表的电压档测量到电压的波动。如果在排除了静电干扰、高频干扰、对中性不好的情况下仍不能解决问题，也可以怀疑是电源的功率偏小。
三、不能有外界的干扰，包括静电干扰和高频干扰。因此，设备的强电线路与电阻式位移传感器的信号线应分开线槽。电阻式位移传感器应使用强制接地支架，且使电阻式位移传感器外壳（可测量端盖螺丝与支架之间的电阻，应小于1Ω电阻）良好接地，信号线应使用屏蔽线，且在电箱的一端应予将屏蔽线接地或接直流电源负极。静电干扰时，一般万用表的电压测量非常正常，但就是显示数字跳动；高频干扰时其现象也一样。验证是不是静电干扰，用一段电源线将电阻式位移传感器的封盖螺丝与机器上某一点金属短接即可，只要一短接，静电干扰立即消除。但高频干扰就难以用上述办法消除，而且机器手、变频节电器多出现高频干扰，可以用停止机器手或变频节电器的办法验证。
四、不能接错电阻式位移传感器的三条线，1#、3#线是电源线，2#是输出线除1#、3#线电源线可以调换外，2#线只能是输出线。上述线一旦接错，将出现线性误差大，控制精度差，容易显示跳动等现象。如果出现控制非常困难，就应该怀疑是接错线。
五、安装对中性要好，角度容许±12°误差，平行度偏差容许±0.5mm，是指某一误差，如果角度误差和平行度误差都偏大，就会导致显示数字跳动。在这种情况下，一般可以用万用表的电压档测出电压的波动。一定要作角度和平行度的调整。请特别注意：在现场将电阻式位移传感器的铝合金支架更换成不锈钢支架后，同时应将拉杆牵引安装位升高2 mm。否则，接地问题解决了，又形成了不对中的问题，必须同时解决。
六、对于使用时间很久的电阻式位移传感器，由于前期产品无密封，可能有很多杂质，并有油、水混合物，影响电刷的接触电阻，导致显示数字跳动，可以认为是电阻式位移传感器本身的早期损坏。 七、电阻式位移传感器显示故障的处理简单。设备上只要一只数字式万用表，一段电线即可，只要综合分析，判断问题和解决问题不是困难。
通过几周的努力，在老师的指导与同学们的帮助下，我们的位移传感器终于完成了。本传感器是基于我们学习了传感器相关知识后，磨练我们动手能力的又一课程。所设计传感器可以实现小位移的测量，线性度较好，灵敏度高。总的来说比较成功。
同时，在这次设计中，我也发现了自己的许多不足。首先，在选择需要的传感器时选择错误，导致工作无法继续进行，走了不少弯路。然后，我们低估了本次课程的难度，导致开始行动时有点手足无措。但最终我们克服总总困难，实现了课程的功能要求，提高了我们的动手能力和问题分析能力，对我们以后有很大的帮助。
[1] 吴光杰，王海宝.传感器与检测技术.重庆大学出版社，2011.
[3] 严钟豪，谭祖根.非电量电测技术.北京：机械工业出版社，1988.
[4] 蒋敦斌，李文英.非电量测量与传感器应用.北京：国防工业出版社，2005.
[5] 王云章.电阻应变式传感器应用技术.北京：机械工业出版社，1991.
[6] 张国雄.测控电路.北京：机械工业出版社，2008.
测试系统设计（设计报告）
位移传感器
完成毕业设计（论文）时间年月
............................................................ 1
关键词 ............................................................ 1
1 引言 ............................................................ 1
2 电位器式传感器原理 .............................................. 1
2.1 空载特性 ...................................................... 1
2.2 阶梯特性、阶梯误差和分辨率 .................................... 2
3 位移传感器电路设计 .............................................. 4
4 标定与线性校核 .................................................. 4
4.1 输入输出特性曲线的确定 ........................................ 4
4.2 校核灵敏度及线性度 ........................................... 6
欢迎转载：
推荐：