哈尔滨理工大学测控技术与仪器专业学年设计报告

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1、目录第1章绪论11.1课程设计目的意义11.2课程设计任务1121设计题目11.2.2设计要求11.2.3设计任务11.3课程设计吋间安排2第2章总体方案设计32」工作原理32.2系统组成32.3木章小结3第3章硬件电路设计43.1传感器设计43.2转换电路设计53.2.1相敏检波电路的设计53.2.2低通滤波器的设计63.3振荡电路设计63.4仿真实验8341相敏检波以及相应低通滤波后的示波器仿真结果83.4.2稳幅文氏电桥正弦波发生器波形仿真图103.5木章小结12第4章实际电路设计与调试134」面包板的插线与调试134.2焊接与调试134.3本章小结13第

2、5章系统标定与精度分析145.1标定145丄1传感器静特性的标定145.1.2传感器动特性的标定145.1.3回归方程、进行方差分析、显著性检骑及回归精度估计155.2精度的分析155.3本章小结16结论17参考文献17心得体会181.1课程设计目的意义1」」掌握误差理论、传感技术和测控电路的基本理论1.1.1.1培养学生综合运用课差理论、测控电路和传感技术相关理论知识的能力1.1.1.2培养学生合理选择、使用、设计、制作、调试传感器以及变送电路的能力1.1.1.3培养学生建立测量误差存在于测量全过程的概念1.1.1.4掌握测试结果数据处理方法、误差分析方法以及

3、精度评定方法1.1.2培养学生自主学习能力、动手能力与创新能力1.2课程设计任务1.2.1设计题目位移测量系统设计、制作及其精度分析（难度系数1.2）采用差动变压器式电感传感器设计一套位移测量系统，包括差动变压器的设计、转换及调理电路的设计、安装和调试、标定实验和测试实验及精度分析。1.2.2设计要求差动变压器式位移测量系统输入信号是位移量，输出信号为0~5V直流电压。在0^30mm内H行确定测量范圉及精度指标。1-2.3设计任务1.2.3.1设计传感器：根据传感器的工作原理，设计差动变压器式电感传感器。包括传感器参数设计和架构设计。1.2.3.2测绘传感器：对

4、给定的差动变压器式电感传感器进行结构尺寸测绘，包括初级线圈，次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部分。1.2.3.3画出传感器的结构图。1.2.3.4采用分立元件设计差动变压器式电感传感器的转换及调理电路，给出各元器件参数，并画岀电路的原理图。1.2.3.5设计并加工制作PCB板。焊接电路板，并完成电路板的调试，输出要求的直流信号。1.2.3.6对所设计的位移测量系统进行标定。对该系统给定标准位移输入信号，测出系统输出信号，并对所获得数据进行数据处理，建立回归方程，进行方差分析及显著性检验，给出回归精度估计。1.2.3.7用所设计位移测量系统对某一位移量进行测量，给

5、出测量结果及其测量不确定度。1.2.3.8撰写课程设计报告（撰写规范参见哈尔滨理工大学学士论文撰写规范）。内容包括：目录、设计题目、方案讨论、设计计算（公式、框图、设计计算程序、设计结果）、精度分析、参考资料、设计小结等，并与图纸一起装订成册。1.3课程设计时间安排课程实践学吋2周，主要内容及吋间安排可大致分配如表k表1学年设计内容及吋间分配阶段实践内容吋间（天）第一阶段选题、查阅资料、不同方案分析与比对，最优方案确定；传感器设计及变送电路设计，调试解调电路设计；Protel绘制电路原理图及仿真实验，绘制印刷电路版图3第二阶段调制解调电路调试；转换电路及放大电路

6、调试4第三阶段测试系统标定实验；相应参数测量实验及精度分析2第四阶段答辩1第2章总体方案设计2」工作原理首先设计一止弦信号发生器，采用的是稳幅文氏电桥止弦波发生器，使用的是差动变压器式传感器，差动变压器在应用时要想法消除零点残余电动势和死区，选用合适的测量电路，采用相敏检波电路，既可判别衔铁移动（位移）方向又可改善输出特性，消除测量范围内的死区，滤波部分选用的是RC有源低通滤波器。图1是差动变压器测位移原理的总框图。图1差动变压器测位移原理总框图2.2系统组成稳幅文氏电桥正弦波发生器差动变压器式传感器及测微头差动放大电路相敏检波电路低通滤波电路2.3本章小结首先

7、根据设计要求选用合适的电路以及传感器，深入了解各组成的工作原理，从而按照课程设计的要求设计相应的参数，并应用仿真软件进行仿真调试。第3章硬件电路设计3」传感器设计差动变压器式位移传感器是利用差动原理制造的。它把直线移动的机械量变换为电量的变化，广泛的应用于各种位移量的测量或能转化为位移量的各种物理量。差动变压器式位移传感器温度系数小，适用于环境温度变化的场所；测量精度高；线性范围大；稳定性好，便于使用；可动部分与固定部分线圈之间本质上非接触的，因此，传感器的理论重复性误差和回差为0,在实际使用中这两个误差也很小；工作时本质上没有摩擦，因此，有极长的平均无故障时间

8、。差动变压器式传感器是将