电感位移传感器线性扩展的优化研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要电感位移传感器是利用电磁感应原理将机械位移变化转换成电量输出的检测装置。由螺管线圈构成的电感位移传感器具有无磨损、无重复误差、信号输入与输出电路相互隔离等许多实用性的优点，在长度计量中得到广泛应用，特别在大范围、高精度的测量方面具有极大优势。一般电感位移传感器只铁芯在螺管线圈中心附近移动时才能获得较高灵敏度和较好的线性特性，显然螺管线圈的利用率不高。作大尺寸测量，电感位移传感器必然体积较大，导致其响应频率受到限制。本文跳出以往螺管线圈均匀密绕的思维模式，寻找一种不等距螺管线圈螺距，改变螺管线圈内部磁场分布，使螺管

2、线圈线性输出范围与它的总长度之比达到最大值。本文在深入探讨电感位移传感器工作原理的基础上，分析了螺管线圈内部磁感应强度分布，通过改变螺管线圈的螺线绕制，扩展了电感位移传感器的线性输出范围。作者对理论研究中得到的变螺距优化结果，用MatLab进行了仿真验证。按照仿真验证的优化参数，精确绕制了优化螺距螺管线圈传感器。作者设计并制作了基于差动式电感位移传感器专用芯片AD598的测试电路，与优化螺管线圈传感器一起构成了测量系统。用万能工具显微镜产生精确位移对测量系统进行了标定实验，试验数据表明传感器的线性范围由通常的23％提高到44％。实验结果验证

3、了作者对螺管线圈螺距的优化理论及方法的正确性。误差分析中，作者探讨了自制的螺管线圈传感器的线性指标未达到理论值的原因。关键词：螺管线圈线性输出MATLAB仿真电磁感应万能工具显微镜l华中科技大学硕士学位论文AbstractInductivetransduceriS氆emeasurementinstrumentfortranslationthevaryingdisplacementofpartsintoelectricsignaltooutput．Fortheexcellentperformancesinpracticesuchasnowea

4、r,goodrepeatablity,electricisolationbetweenit'sinputandoutputandSOon，theinductivetransducermadeupofsolenoidcoiliswidelyusedfordimensionmeasurement，itespeciallyhastheadvantagesinscaleandprecisionmeasurement。Commoninductivetransducerhashighersensibilityandlinearityonlywhenit

5、’Sferritemovesaxiallyinthemiddleofthelivesolenoidcoil。Hence，itdoesn’tbetakenfulladvantageofitsablity,andtheinductivetransduceristoobig，andSOit'sresponse挣equencyislimited。Inthispaper,anewwayisputforward，whichistoseekaspecialpitchvaryingincertainruleforwindingthesolenoidcoil

6、insteadofthenormallyclose—woundsolenoidcoilwi饿constantpitch．SOthatthelinearoutputrangeoftheinductivetransducerisexpandedaslarge髂possible．Inthispaper,aftertheprincipleofinductivetransducerisstudieddeeply,thedistributionofthemagneticinductivefieldinsidethecoilisinvestigated，

7、andthelinearoutputrangeoftheinductivetransducerishi曲lengthenedwhenthesolenoidcoilwindsininanewway．ThetheoreticalresulthasbeenverifiedbyMATLABsimulation．Accordingtotheoptimizedparametersverified，thesolenoidcoilhasbeenmade+BasedonasignalcondictionerchipAD598，ameasuringcircui

8、thasbeendesigned．ThecircuitandtogetherwiththeinductivetransdBeerhaveconstructedameasureme